电石渣和粉煤灰的综合利用

摘要................................................................................................................................ 1 关键词............................................................................................................................ 1 前言................................................................................................................................ 1 1 用电石渣代替钙质材料生产建筑材料.................................................................... 1

1. 1 生产水泥......................................................................................................... 1

1.1.1传统湿法窑生产工艺............................................................................. 1 1.1.2带料浆压滤系统的湿法窑生产工艺..................................................... 2 1.1.3湿磨干烧工艺......................................................................................... 2 1.1.4新型干法生产工艺................................................................................. 2 1. 2 作为普通建筑材料......................................................................................... 2 1. 3 作防水涂料的主要填料................................................................................. 2 1. 4 生产建筑砌砖................................................................................................. 2 2 用于生产化工产品.................................................................................................... 3

2. 1 代替石灰生产KClO3 ..................................................................................... 3 2. 2 生产过氧化钙................................................................................................. 3 2. 3 与氯气作用生产漂白粉( 液、精) ................................................................ 3 2. 4 制成石灰作为电石的生产原料..................................................................... 3 2. 5 生产CaCO3 系列产品 .................................................................................. 3 2. 6 生产CaCl2 ...................................................................................................... 4 2. 7 生产环氧丙烷、环氧乙烷、氯仿................................................................. 4 2. 8 用于钢铁生产................................................................................................. 4 2. 9 用于软PVC .................................................................................................... 4 2. 10 生产轻镁肥田粉........................................................................................... 4 3 环境治理.................................................................................................................... 4

3. 1 矸石山自燃的灭火材料................................................................................. 4 3. 2 处理废水......................................................................................................... 4

3. 2. 1 处理酸性废水...................................................................................... 4

3. 2. 2 处理选煤产生的煤泥水...................................................................... 5 3. 2. 3 处理硫酸废水中的砷和氟.................................................................. 5 3. 2. 4 处理含铬电镀废水.............................................................................. 5 3. 2. 5 处理化学纤维含锌废水...................................................................... 5 3. 3 处理废气......................................................................................................... 5 4结语............................................................................................................................. 6

电石渣和粉煤灰的综合利用

摘要：指出利用电石渣和粉煤灰生产水泥和制砖是处理工业废渣的最好途径。具体介绍了新型干法生产水泥的工艺及灰渣砖生产工艺。 关键词：电石渣；粉煤灰；PVC；水泥；灰渣砖；综合利用

前言

当前，随着国民经济的发展和人们环保意识的不断加强，以及环保法规的实施，处理废渣的传统方式已不能适应社会要求，因而对废渣的综合利用显得尤为重要。利用电石渣和粉煤灰配料生产水泥和灰渣砖、利用电石渣进行烟气脱硫等是工业三废的治理工程，将在很大程度上解决电石渣和粉煤灰造成的环境污染问题。

1 用电石渣代替钙质材料生产建筑材料

目前，电石渣主要来源于聚氯乙烯(PVC) 、乙炔、聚乙烯醇等化工产品的生产。电石渣是在乙炔发生器中，电石水解而产生的工业废弃物，也就是电石水解后的残渣，化学成分与消石灰基本相同。电石渣呈强碱性，因此严重污染环境。 1. 1 生产水泥

生产水泥是大规模处理电石渣的有效方法。水泥的主要原料是石灰石，其主要成分为CaO，水泥工业用石灰石含CaO 的质量分数为45% ~ 52% 。电石渣是电石水解后的产物，主要成分为Ca ( OH) 2 ，约占70%，CaO 质量分数高达65%， 因此可代替石灰石生产水泥。

用电石渣代替石灰石制水泥有如下优点： ( 1)CaO 含量高且粒度细，改善了生料的易烧性。

( 2) 电石渣中的Ca(OH) 2 分解温度比石灰石中CaCO3 的分解温度低很多，烧成热耗较低。

( 3) 利用电石渣可减少石灰石的用量，节约资源。

电石渣与煤渣等煅烧生产电石渣水泥。这种水泥一般是在立窑中煅烧而成，备料有干法和湿法两种。当电石渣含水质量分数较多( 60% ~ 80%) 时，可采用干法备料，需要采用机械分离脱水使电石渣含水质量分数降至30%~ 40%, 其他原料也需干燥。湿法备料是在电石渣中加入一定量的煤、黄土、矿煤等，经过湿法备料、过滤、成球、立窑燃烧和熟料细磨等加工步骤后，即可制成电石渣水泥。 1.1.1传统湿法窑生产工艺

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传统湿法窑生产工艺是在原传统的湿法工艺上，用电石渣取代石灰石进行配料，这种工艺可以完全以电石渣作为石灰石质原料，消耗的电石渣量最多。由于电石渣浆流动性较差，导致生料浆的综合水分含量较高，比普通的生料浆含水质量分数要高出约15%，这导致了烧成系统的许多问题，如热耗高、设备腐蚀严重、系统产量低。由于料浆水分含量高，系统将大量的能源消耗在水的蒸发上，系统产量会降低20% 左右。故现在新建水泥厂一般不再采用该方法。 1.1.2带料浆压滤系统的湿法窑生产工艺

带料浆压滤系统的湿法窑生产工艺是在传统湿法工艺的基础上改进而成的，针对传统湿法工艺的缺点，为降低入窑料浆的水分含量，在料浆入窑前增加一道压滤工艺，使湿法窑生产工艺的优点得到保持，缺点有明显弱化。

1.1.3湿磨干烧工艺

湿磨干烧工艺的引入进一步提高了企业的经济效益。提高产量采用湿磨干烧工艺可以降低热耗，大幅度提高产量，但由于电石渣不同于石灰石的特殊性，一般电石渣掺量在15% 以下，比前两种工艺差了很多。 1.1.4新型干法生产工艺

新型干法生产工艺以悬浮预热和预分解技术为核心，并把现代科学技术广泛应用于水泥生产全过程，使水泥生产具有高效、优质、节能、清洁、生产大型化、控制自动化、实行科学管理的现代化水泥生产方法。近年来，新型干法生产工艺也开始出现在电石渣制水泥项目中，而且技术也不断地改进、提高。目前，发展新型干法水泥生产是实现水泥工业现代化的必由之路。 1. 2 作为普通建筑材料

除了做地基填土外，干电石渣经研粉后，完全可以在建筑工程中代替石灰生产普通混合砌筑沙浆和内墙抹灰沙浆。

1. 3 作防水涂料的主要填料

先用表面处理剂对电石渣去味、改性，变成疏水材料，再以改性电石渣为主要填料，加入一定的成膜物质、成膜辅助剂和颜料，制成防水性能良好的涂料。另外还可以作瓷光壁涂料和建筑室内用腻子的原料。 1. 4 生产建筑砌砖

用电石渣、煤渣制造免烧砖，无需烧结或蒸汽养护，节能。生产工艺：经测水分及处理过的电石渣和破碎过的电石渣，连同辅助剂、外加剂与水通过计量搅

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拌、轮辗、闷料工序后成型，制成砖坯，再堆码、养护、检验后制成免烧砖。

2 用于生产化工产品

2. 1 代替石灰生产KClO3

用电石渣代替石灰生产KClO3 的反应过程为：

Ca( OH) 2 + Cl2 + 5/2O2 → Ca( ClO3 ) 2 + H2 O Ca( ClO3 ) 2 + 2KCl → 2KClO3 + CaCl2

工艺流程：将电石渣浆中的杂质除去后进入沉淀池，得到质量分数为12% 的乳液，用泵将电石渣乳液送至氯化塔，使Ca( OH ) 2 与Cl2 反应生成Ca( ClO3 ) 2 ，去除游离氯后，再用板框压虑机除去固体物，将所得滤液与KCl 进行复分解反应生成KClO3。 2. 2 生产过氧化钙

利用电石渣部分替代石灰与过氧化氢( 双氧水)反应制取过氧化钙获得了成功应用，可降低部分原料费用。过氧化钙干品常温条件下很稳定，但遇水或潮湿情况下缓慢分解，长时间可放出氧气：CaO2 + H2 O → Ca( OH) 2 + 1/2 O2 ↑ 。利用过氧化钙的这种性质，过氧化钙可以作为植物根的理想供氧剂，还可以用于饲料、水产品。

2. 3 与氯气作用生产漂白粉( 液、精)

2Ca( OH ) 2 + 2Cl2 → Ca ( ClO) 2 + CaCl2 +2H2O，工序有：预处理、绿化反应、脱水、干燥。

2. 4 制成石灰作为电石的生产原料

大气压力下, 温度为420℃时，氢氧化钙发生脱水反应生成氧化钙： Ca(OH) 2 → CaO + H2O

主要工艺为：脱水、烘干、烧成，可生成活性石灰。将处理过的电石渣按一定的配比与碳质材料混合，液相反应生成电石。 2. 5 生产CaCO3 系列产品

CaCO3 系列产品有轻质CaCO3、活性CaCO3 、高纯度工业CaCO3 、各种形状的超细CaCO3 、纳米CaCO3 。轻质CaCO3 是橡胶行业重要的填充剂，采用碳化法生产，简要工艺是将预处理后的电石渣经CO2 碳化，再经分离、干燥、粉碎等工序得成品。将电石渣制成纳米CaCO3 是一个高附加值的利用途，纳米CaCO3 是一种新型固体材料，具有白度高、填充量大和具有补强效果等特点，在

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橡胶、塑料、造纸等领域有着广泛的应用，具有良好的发展前景，但生产工艺尚需进一步研究。 2. 6 生产CaCl2

常规方法是将石灰石加盐酸进行化学反应： Ca( OH) 2 + 2HCl → CaCl2 + 2H2O CaO + 2HCl → CaCl2 + H2O

主要工艺有：中和、固液分离、浓缩蒸发及烘干。 2. 7 生产环氧丙烷、环氧乙烷、氯仿

用氯醇法生产环氧丙烷，首先是丙烯、水和Cl2在一定温度和压力条件下得到氯丙醇，氯丙醇再与石灰发生皂化反应，生成粗环氧丙烷后精馏制得。

可用石灰渣浆代替石灰作皂化剂：

2CH3CH( OH) CH2Cl+ Ca( OH) 2 → 2CH3CHOCH2+ CaCl2+ 2H2O 2. 8 用于钢铁生产

钢铁生产中需要大量石灰石和生石灰作溶剂，石灰石和生石灰的主要成分是CaO。在钢铁生产中可采用电石渣代替部分石灰石和生石灰。 2. 9 用于软PVC

用于软PVC 中作填料，具有较好的阻燃作用。电石渣添加量为20 份左右时，综合性能最好，形成点阵结构。在增塑情况下，少量电石渣对PVC 有增韧改性作用 。

2. 10 生产轻镁肥田粉

电石渣中的Ca( OH ) 2 与可溶性镁盐反应生成以Mg ( OH) 2 为主要成分的沉淀物，经洗涤、干燥后即为肥田粉。

3 环境治理

3. 1 矸石山自燃的灭火材料

大多数企业采用的灭火材料主要是黄土和石灰，为了降低成本，可以将电石渣和粉煤灰混合使用作为矸石山自燃的灭火材料。Ca( OH) 2 与矸石燃烧放出的SO2、SO3 、CO2 反应，生成固体CaSO4、CaCO3、CaSO3。可与粉煤灰混合使用，产生凝胶，使矸石燃烧后黏结为一个整体。 3. 2 处理废水 3. 2. 1 处理酸性废水

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利用电石渣的碱性，采用中和法可处理印染厂、化纤厂、味精厂、冶炼厂、硫酸厂等的酸性废水。 3. 2. 2 处理选煤产生的煤泥水

湿法选煤产生的煤泥水呈弱碱性，为胶体分散体系，电石渣可作为沉淀剂或混凝剂来处理该废水。

3. 2. 3 处理硫酸废水中的砷和氟

( 1) 以电石渣和废铁屑为药剂。铁屑与酸性废水反应产生亚铁离子，以电石渣调节pH 值至8~ 9，并通过曝气使3价砷氧化为5价砷，增强处理效果。然后加入1mg/ L 聚丙烯酰胺絮凝剂，经沉降、泥水分离后，清液中氟、砷含量可降至排放标准以下。本法可同时处理其他金属离子，对Pb2+ 、Zn2+ 、Cu2+ 、Cd2+ 、Hg2+ 等都有较好的处理效果。

( 2) 在废水中添加碱使pH 值上升，可生成亚砷酸钙、砷酸钙和氟化钙沉淀，可除去大部分的砷、氟，但泥渣沉降缓慢。

( 3) 絮凝共沉法：加入Fe2+ 、Fe3+ 等，用碱调节pH 值，形成氢氧化物胶体，吸附，并与废水中的氟、砷反应，生成难溶盐沉淀而将其除去。 3. 2. 4 处理含铬电镀废水

采用铁屑还原电镀废水中的6 价铬, 并控制还原时的pH 值为3. 0~ 4. 0，再加入工业废渣电石渣，使电镀废水中的重金属离子沉淀。发生的反应有：

Fe + 2H+ → H2 ↑ + Fe2+

8Fe2+ + Cr2O7 + 14H+ → 8Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O Cr3+ + 3OH- → Cr( OH) 3 ↓ Zn2+ + 2OH- → Zn( OH) 2↓ Fe3+ + 3OH- → Fe( OH) 3 ↓ Cu2+ + 2OH- → Cu( OH) 2 ↓ Ni2+ + 2OH- → Ni( OH) 2 ↓ 3. 2. 5 处理化学纤维含锌废水

以电石渣中和沉淀法处理化学纤维中的高浓度含锌废水，Zn2+ 的去除率可达99%，残余锌质量浓度降到1 mg / L 以下。这里电石渣既是中和剂、沉淀剂，又是助凝剂。 3. 3 处理废气

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电石渣是酸性固体，可以脱出工业废气中的各种酸性气体。可以用作煤燃烧的固硫剂，锅炉烟气的脱硫吸收剂，劣质煤生产燃煤的固硫剂。吸收从窑炉排出的各种有害废酸气体，并能在一些垃圾焚烧炉的烟道灰中干法或湿法除去HCl 气体等。还可以代替烧碱吸收氯气，处理事故氯气。

4结语

( 1) 电石渣利用途径主要有：代替钙质材料生产建筑材料, 生产化工产品和治理环境。

(2)对于需要处理电石渣的企业, 要因地制宜, 合理利用。电石渣产量大的企业可将其用作生产水泥或建筑材料的原料; 矿区附近的可作为矸石山自燃的灭火材料；需要处理酸性废水的可利用电石渣浆化液来中和。

( 3) 合理利用电石渣能带来良好的经济效益、环境效益和社会效益。 总体而言，工业废渣的综合利用在我国有广阔的发展前景，利用废渣生产新型节能建材产品，实现废弃物资源化综合利用，既符合国家发展循环经济、建设节约型社会的要求，又可以获得较好的经济效益，从而走上可持续发展的道路。

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课程设计成绩评定表

评 语 成 绩： 指导教师（签字）： 201 年 月 日

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学院意见： 学院院长（签名）： 201 年 月 日