电石渣-粉煤灰砖

电石渣-粉煤灰砖（共7篇）

电石渣-粉煤灰砖 篇1

现代大型预分解窑预均化堆场基本上用于水泥原料中的主要组分石灰石的预均化, 黏土质原料、石英砂和铁矿原料差不多是均质的, 一般不需要预均化。原料预均化在生料均化链所占比达到35%~45%, 能够消除原料的长周期波动, 显著降低原料成分波动的振幅, 减小其标准偏差, 有利于提高生料成分的均匀性, 为熟料煅烧创造条件[1]。一般以原料成分波动范围确定预均化设施投入, 变异系数CV<5%时, 均匀性良好, 不需要预均化;CV=5%~10%时, 根据其他工艺条件综合考虑;CV>10%时则必须建立原料预均化堆场[2]。

我公司是国内首家100%电石渣制水泥企业, 使用电石渣和粉煤灰作为主要原料进行生料配料, 本文参照石灰石预均化措施, 提出电石渣和粉煤灰作为生料配料应该实施预均化的要求。

1 电石渣和粉煤灰均化基础设施及基本生产状况

我公司水泥生产线主要配套预均化设施一线有1个电石渣堆场和2个电石渣干粉库 (用于配料) , 二线有8个电石渣干粉库, 其中2个用于配料, 一、二线的粉煤灰调配库基本相同, 无大型的预均化设施 (无取料机等) , 只有简单的原料堆棚保障铲车卸料和上料的预均化, 其主要设施的规格及库容见表1。

参照行业《水泥企业管理规程》和《水泥生产工艺》中原燃材料的质量管理中原燃材料的最低贮存量要求, 石灰石质原料5天, 硅质原料10天, 其他校正原料20天[1]。参照此要求可以对电石渣制水泥的电石渣和粉煤灰最低储存量作出类似规定, 由于两种物料均为厂内自供, 所以将生料用电石渣和粉煤灰最低储存量定为5天。

我集团公司水泥生产线为3 000t/d, 按照生料单耗1.35计算, 则一天需要消耗的生料量为4 050t, 参照生料中电石渣单耗为0.752, 粉煤灰单耗0.070, 计算得出所需要的最低库容见表2。需要说明的是, 由于两条生产线的工艺不同, 尤其是电石渣的水分和烘干工艺不同, 配料用电石渣一、二线数据稍有差别。

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注: (1) 所需最低库容按照5天的电石渣消耗量计算; (2) 烘干前一期电石渣容重按照0.9t/m3, 二期电石渣容重按照0.78t/m3, 烘干后电石渣容重按照0.78t/m3, 粉煤灰容重按照0.6t/m3。

由表2可知, 我公司电石渣预均化满足生产需求, 粉煤灰预均化难以满足生产需求。

2 电石渣和粉煤灰预均化探讨

2.1 电石渣

我公司电石渣属于循环经济产业链的关联物料, 其现有储存能力达到设计最低生产需求, 但是必须掌握电石渣Ca O含量的标准偏差和变异系数, 如果过大, 就必须进行均化设施的投入。参照石灰石碳酸钙含量变异系数5%, 我公司对入厂电石渣Ca O标准偏差为:S=CV·R=3.4% (电石渣Ca O含量以68%计算) , 即如果入厂电石渣Ca O标准偏差高于此值, 就必须考虑预均化设施的投入, 如果小于此数值, 则完全可以直接进行烘干配料, 而不用投资较大的预均化措施, 表3是我公司入厂电石渣的Ca O含量的化学分析的数据统计。

从表3可以看出, 入厂电石渣的CaO含量的标准偏差和变异系数是能够满足标准偏差小于3.4%, 变异系数小于5%的指标的。这是由于电石渣中CaO的含量取决于电石生产过程中的白灰CaO的含量, 虽然电石品质的衡量指标主要是发气量, 但作为废渣生产水泥其CaO含量波动却是关键, 因此只要能够验证白灰中的CaO含量的变异系数也小于5.0%, 或者更低, 就能佐证电石渣中的CaO也是稳定的。

表4是对我公司某电石供货商使用白灰的Ca O含量统计数据。

这说明该电石生产厂家的白灰供应是稳定的。当然受各生产厂家煅烧所用石灰石的矿点多样性, 品质可能有差别, 但是行业普遍对白灰的Ca O要求较高。

当然, 如果电石渣采用的烘干工艺不同, 用于配料的电石渣中CaO含量也是有差异的, 比如我公司一、二线电石渣配料用电石渣的CaO含量分别为63%和67%, 这主要是含水较多的一线电石渣在400℃左右吸收三级窑尾废气中的CO2生成碳酸钙的速率远比含水较少的二线电石渣在400℃左右吸收五级窑尾废气中的CO2生产碳酸钙的速率快, 这一点也可以从一线电石渣干粉中碳酸钙含量 (25%) 比二线电石渣中碳酸钙含量 (12%) 高得到解释。但从配料角度分析来看, 其配料电石渣CaO含量标准偏差都能够达到1.2%, 如果过多投入均化, 反倒是造成资源的浪费。所以电石渣制水泥较石灰石制水泥的钙质原料主成分含量稳定, 只要能够满足最低的库容需求, 可以减少对预均化的投资。

2.2 粉煤灰

粉煤灰也属于循环经济产业链的关联物料, 粉煤灰的使用季节性特征较为明显, 在水泥销售旺季, 热电粉煤灰全部用于生料配料, 销售淡季一部分也使用在水泥配料上, 按照现有的设计储存能力是不能够满足最低生产需求的, 尤其是采用气力管道输送技术, 由于库存过小的原因经常会出现胀库现象, 导致粉煤灰配料高库位运行, 对生料配料影响较大。但发电过程中使用的原煤煤质稳定, 灰分基本上能够达到9%左右, 且煤灰的化学成分也较为稳定。表5是2014年粉煤灰化学分析中Si O2和Al2O3的统计。

虽然SiO2和Al2O3的标准偏差和变异系数小于设立预均化措施的要求值, 但由于粉煤灰库的最低库存量不能够满足生产需求, 这主要是受热电厂粉煤灰量决定的, 以热电耗煤4 200t/d计算, 其供应单线的粉煤灰约为4 200×0.10×0.90/2=189t (灰分10%, 煤灰回收率90%, 两条水泥生产线) , 而我公司日均单线消耗为4 050×0.070=283.5t, 这样由于粉煤灰现有储存能力达不到设计最低生产需求, 这就造成配料的频繁变更, 所以在粉煤灰的预均化实施时, 一定要按照最低库存量和配料工艺进行设计, 不然会对生料配料造成极大影响。我公司现在在夏季全部将粉煤灰用于水泥制成, 保证粉煤灰的持续稳定使用。

3 结论

1) 电石渣制水泥较石灰石制水泥可以减少钙质原料预均化设施的投入, 这主要是因为电石渣的Ca O含量的标准偏差和变异系数均较石灰石的Ca O含量的标准偏差和变异系数小, 但受烘干破碎的方式不同, 应注意采用不同的生料配方。

2) 电石渣制水泥作为低碳环保项目, 也要注重粉煤灰的储存和使用, 虽然粉煤灰化学成分较为稳定, 但若采用不同厂家的粉煤灰, 必须要考虑按质存放和使用, 如有可能应建立预均化措施进行保障, 维持生产平衡。

参考文献

[1]李坚利, 周惠群.水泥生产工艺[M].武汉:武汉理工大学出版社, 2008.

[2]林宗寿.水泥十万个为什么[M].武汉:武汉理工大学出版社, 2006.

电石渣-粉煤灰砖 篇2

我公司2×3 000t/d生产线是北元集团100万吨/年PVC循环产业配套项目, 其中, 一期生产线采用湿法制乙炔工艺排出的湿电石渣, 湿电石渣水分一般控制在30%左右, 由化工压滤机排出后经胶带输送至锤式烘干破碎机进行烘干, 烘干后的电石渣干粉收集储存于干粉库中进行配料, 干粉水分要求小于2.0%。二期生产线采用干法制乙炔工艺排出的干电石渣, 干电石渣水分通常在6%以下, 经管状胶带输送机送入公司后, 暂储存于6个储存库中, 待窑系统运行时, 从储存库底卸料经胶带机输送入干燥器烘干, 然后收集储存于干粉库内进行配料, 干粉水分要求小于1.0%。

2 生产过程中出现的问题

2011年12月两条线投产以来, 一期全年运转率较高, 能达到75%, 二期全年运转率仅为44%。一期自投产以来不是很稳定, 对设备、系统、工艺问题逐步进行技术改造, 化工厂湿电石渣的消化就成了头等大事, 由于前期设计时对电石渣的堆放面积考虑的不是很充分, 导致堆场中只有3万吨的储存量, 这就要求一期运转率要高, 满足化工厂2 800t/d湿渣的排放, 2012年有过几次设备故障, 每次都需要十几天的维修期, 因场地上堆放不下, 电石渣只能外排, 增加了倒运运输费用。二期2 300t/d干渣排放, 每次满5个库时开始点窑, 系统运行一周后又要重新停窑等待攒干渣料, 2013年初二期入窑提升机落架, 维修期约10天, 当时4个库已满, 另2个库无法承受剩下来几天的干渣量, 只能外排。由于湿电石渣与干电石渣在两条生产线不能互用, 既增加生产成本又破坏生态环境。

3 解决措施

3.1 湿电石渣在干电石渣系统的应用

3.1.1 初步试验

在二期六连体库底的电石渣输送拉链机机头上盖处增加一个进料口, 通过人力给外置输送皮带上送湿电石渣至拉链机内, 和干电石渣一起进入干燥系统烘干后入干粉库。

效果:外加湿电石渣过程中, 由于外加量小没有异常情况, 烘干后的干粉水分合格, 可以在干电石渣系统外加湿电石渣。但是通过人力外加量3~5t/h, 工作强度大、上料量小且费用高。

3.1.2 初步设计

在干电石渣的储库库底拉链机至输送皮带间增加上料仓, 仓内焊接篦子防止大块物料卡住输送皮带, 用铲车将湿渣倒运在上料仓内, 并配置一条变频的输送皮带保证上料量的稳定, 在变频的输送皮带头部增设一台打散机对小块物料进行粉碎。

效果:外加湿电石渣量增加到20t/h左右, 工作强度降低, 费用也降低。但是外加湿电石渣量增加后, 在干燥循环系统中的物料量增加, 螺旋输送机上方的重锤锁风翻板阀处走料不畅, 干燥管频繁堵料, 被迫止料疏通。

3.1.3 后续改造

把重锤锁风翻板阀改为分格轮, 但在使用中, 分格轮电动机频繁烧坏, 其运行负荷也不能满足要求, 又换为大型双层翻板阀, 最终解决了干燥管频繁堵料的问题。

根据现场运行观察, 慢慢增加湿电石渣上料量, 当湿电石渣外加量增加到35t/h左右, 干粉库顶输送电石渣进干燥系统的拉链机负荷大、电流高, 导致频繁压死跳停。分析认为拉链机头部下料管口小, 然后增大下料管口, 干燥系统也更改下料点, 分散下料以保证物料的烘干效果;为了提升湿渣的上料量, 增加了滤饼喂料机, 既保证了湿渣的供应量而且实现了溜子下料畅通, 同时解决了系统漏风。现在湿电石渣外加量增加到50~60t/h。具体改造见图1。

3.2 干电石渣在湿电石渣系统的应用

在烘干破碎机增设干粉进料装置, 见图2。

在2台烘干破碎机进风道上各安装2个负压打料管道, 同时在管道上安装了锁风阀防止系统漏风, 不打料时及时关闭锁风阀。

4 改造效果

通过上述一系列改造后, 系统运转率的平衡有了很大改善, 既完成了公司的产量任务同时也降低了生产成本, 并减轻了化工厂的废渣污染负担, 达到了湿电石渣和干电石渣在系统中的互用, 平衡了生产。二期干渣系统改造前后的系统运行对比见表1。

5 结束语

电石渣输送及烘干工艺 篇3

1 电石渣烘干工艺的比较和选择

1.1 利用烘干锤式破碎机

典型的生产企业为新疆青松建化天业水泥公司，该公司目前生产规模为1 000t/d生产线，采用“湿磨干烧”工艺，利用临近化工厂电石渣作为石灰石替代原料(替代量约78%)。其工艺流程是：电石渣浆与湿磨的砂岩、页岩、铁粉等配料入搅拌池搅拌均化，均化后的生料浆泵入压滤机压滤到含水30%左右的湿料，而后随热烟气进入烘干锤式破碎机，通过破碎机高速旋转的锤头把物料扬起，使之与热烟气充分接触，进行热交换。烘干到含水1%以下的干生料粉由废烟气带入除尘器收集，最后进入窑内煅烧。烘干热烟气利用窑尾余热，进烘干锤式破碎机热烟气温度约为550℃。烘干锤式破碎机生产能力约为50t/h，配套电动机功率为450 kW。

1.2 利用回转式烘干机+立磨

典型的生产企业为淄博宝生环保建材有限公司。该公司目前生产规模为2000t/d生产线，利用临近化工厂电石渣作为石灰石替代原料(替代量约55%)。其工艺流程是：压滤后的电石渣(初水约30%)进入回转式烘干机(2台Φ3m×25m顺流式烘干机)烘干到含水约20%的半干料，而后与其它原料配料入立磨再次烘干粉磨，成品水分约2%。烘干机热烟气由单设的热风炉提供，进烘干机烟气温度约900℃，单台烘干机生产能力约为21t/h，配套电动机功率为130kW。立磨烘干热烟气利用窑尾余热烟气，进立磨烟气温度约280℃，单台磨生产能力为75t/h，配套电动机功率为500kW。

1.3 确定烘干工艺方案

根据本工程项目具体实施条件，本着尽可能多的利用原有生料制备系统场地及部分设施的原则，并综合考虑电石渣替代比率、相对装机容量、运行成本、占地面积、建设投资及建设周期等因素。经过研究决定，采用烘干锤式破碎机烘干工艺。该工艺可以完全克服由于结块及料流不稳定造成的配料偏差以及熟料性能的不稳定。

2 工艺流程及主机设备

2.1 工艺流程

传统电石渣的配料为电石渣浆通过渣浆池搅拌储存，然后在压滤时间和压滤压力一定的情况下，通过压滤机压滤后制成料饼，预先计量单块料饼的重量，再通过PLC控制拉板时间来控制料饼的掺加块数，这种计量方法存在的最大缺点是计量不准确，导致原料配比调整频繁，给生产带来不便。

该生产线喂料、烘干及输送系统工艺流程为：电石渣经过板式压滤机压滤后，含水量约为37%左右。然后通过铲车将其喂入新建的电石渣仓(其中渣仓内壁需贴高分子板，以便减小电石渣与渣仓内壁的摩擦力)。渣仓四壁加4个仓壁振动器(功率为1.5kW)，通过时间继电来控制其开关顺序。仓下加刚性叶轮给料器(非标准件)，然后通过非标溜子与双轴搅拌机(叶轮为非标准件)连接(连接部分必须于水平面垂直)，通过叶轮给料器及双轴搅拌机进行较准确的计量后，通过皮带输送机(增加刮料器)喂入烘干锤式破碎机进行烘干。没有达到烘干要求的物料仍留在破碎机内与热烟气进行热交换，烘干后的成品电石渣则随热烟气进入旋风除尘器及布袋除尘器, 经过两级收尘收集到的成品电石渣通过埋刮板输送机及斗式提升机入库储存。

由于该厂窑尾废气温度达不到烘干锤式破碎机要求的进口温度(650～750℃)，因此本工程新建热风炉系统，热风炉采用沸腾炉，出炉热风温度900℃，标态下热风量为100000m3/h。热风炉耗煤为6.8t/h (按22 990kJ/kg煤计) 。900℃热风掺加部分冷风后，入烘干锤式破碎机的热风达到650℃。

电石渣喂料、烘干及输送系统工艺流程见图1。

2.2 主机设备情况

山西阳煤集团水泥二分厂电石渣烘干系统生产线主机设备情况见表1。

3 主要经济技术指标和投资

该生产线运行半年后, 由烘干锤式破碎机烘干的电石渣含水量可以稳定保持在0.9%～1.5%之间。系统单位熟料热耗平均值为2 675.2kJ/kg，系统单位电耗最大值为72kWh/t，烘干锤式破碎机产量为55t/h，完全能满足生产需求。烘干系统工艺投资概算见表2。

4 结束语

采用新型工艺建成的生产线在运行1年多的时间里，电石渣的水分稳定保持在1%左右，与其它原材料配料的计量精度可以保持在±0.5%。其工艺的先进性已与采用通常原料配料生产新型干法水泥熟料相当，且其工艺的合理性，符合当前水泥工业技术发展潮流，为水泥工业利用电石渣配料生产水泥熟料提供了良好的示范。

电石渣的综合利用途径 篇4

1 国内电石渣综合处理技术进展

电石渣处理已成为制约企业发展的重要因素, 国内PVC生产企业普遍感到问题的紧迫, 有关电石渣综合处理的技术主要有以下方面。

1.1 生产石灰

利用造粒机将电石渣制成直径5~20 mm的圆球, 经预热烘干进入回转炉煅烧, 可制成回收石灰。回收石灰的主要成份与工业生产石灰接近, 但两者的组成仍有较大的差别, 回收石灰中Si O2、Al2O3、Ca S、游离C和硅铁含量较高, 曾有人尝试用回收石灰生产电石以实现循环利用, 但经实践发现, 当回收石灰的掺入量达到15% (质量分数) 时会影响电石质量, 制得的电石中杂质增多。

1.2 生产建筑砌块

很多企业利用电石渣与粉煤灰生产建筑砌块。电石渣强度低, 需要添加水泥以制坯成型, 经过养护可制成建筑砌块。该工艺存在的主要问题是电石渣添加量仅为10% (质量分数) 左右, 如提高添加量, 建筑砌块会在吸水性能、防冻性能等方面存在技术缺陷。

1.3 生产水泥

一般采用湿法备料, 立窑煅烧工艺, 缺点是能源消耗大、污染环境, 电石渣的添加量仅为9% (质量分数) 左右。并且水泥行业并不是国家鼓励建设的行业。

1.4 利用电石渣制内墙涂料

目前, 国内建筑涂料的产量已发展为180万t左右, 生产企业将近4 000家, 利用电石渣取代建筑涂料中的部分填料, 那么电石渣的消耗量会相当可观。

电石渣的主要成分是Ca (OH) 2, 还含有Ca S、Ca3P2、H2S、H3P、C2H2、Al2O3、Fe2O3、Mg O、Si O2等杂质, 其中Ca S、Ca3P2、H2S、H3P、C2H2为有害物质, 致使电石渣具有刺鼻的气味, 颜色灰暗;另外, 电石渣的含水量也高, 直接用于生产内墙涂料效果很差, 因此, 必须对电石渣进行预处理。采用电石渣脱水、烘干、烧成、研磨等工艺, 使其转变成氧化钙, 同时除去水分及H2S、H3P、C2H2气体, 最终消除电石渣的刺鼻气味, 使电石渣变白。Ca O溶于水会产生大量的热量, 直接制涂料不利于填料分散, 故宜先制成Ca (OH) 2, 再制作涂料。

工业上有成熟的Ca O制Ca (OH) 2生产技术, 即将Ca O与水按1∶ (3~3.5) 的质量比在不断搅拌下进行消化, 消化后的料液除去渣子后经过离心脱水, 再经150℃烘干, 干燥后筛选0.012 mm以上的粒子即为成品。涂料的配方如下 (质量分数) :聚乙烯醇7%、轻质碳酸钙26%、处理后的电石渣26%、消泡剂0.02%、荧光增白剂0.02%、水41%, 制作的涂料主要质量情况如表1所示。

Q/OGZHO218-1992中的铅笔硬度、耐水性、耐洗刷性、粘结强度等指标主要取决于涂料中的成膜物质, 与涂料中的填料关系不大, 因而在不改变涂料中的部分填料制作涂料, 完全能达到企业标准中的质量指标, 在技术上完全可行, 不存在问题。从涂料的生产成本上进行分析, 使用处理好的电石渣制作的涂料生产成本为1 472.94元/t, 利税为427.06元/t, 比使用外购填料制成的涂料成本降低64.4元/t, 利税增加60.4元/t。若建一套103 t/a内墙涂料的生产装置, 则可处理电石渣将近103 t/a。

1.5 电石渣在公路基础建设上的应用

2004年, 齐齐哈尔电化集团公司电石渣浆水回收装置试车成功, 该装置采用浓缩分离技术, 使上清液经过4个沉降池沉降及冷却塔降温后回乙炔工序供发生器底部加水使用, 压滤机采用浓浆入料工艺。齐化集团目前PVC生产能力为83 t/a, 上述装置投入使用后, 可以回收上清液200 m3/h, 生产含水质量分数30%的干渣30 t/a, 为电石渣顺利进入后处理工序做了良好的准备, 该项技术也是电石渣处理的关键技术之一。

改善电石渣使用的核心技术是提高电石渣的反应活性, 电石渣经过焙烧 (完全脱水) 后, 其主要组成为96.3%Ca (OH) 2 (质量分数) 、1.41%Si O2、1.33%Al2O3。电石渣中的Ca (OH) 2并不稳定, 需要二氧化硅及氧化铝与其发生火山灰反应, 变成水化硅酸钙和水化铝酸钙凝胶把粒胶凝在一起, 该水化产物与水泥熟料的水化产物基本相同, 因而电石渣可用作公路的基层及作为建筑材料使用。

温度越高, 火山灰反应越快, 反应程度越高, 生成的水化产物越多, 电石渣排渣温度为60℃, 经压滤机压制成滤饼后温度约为40℃, 该温度可直接用于生产电石渣活性材料, 对压制后的电石渣进行保温养护, 养护温度保持在30~36℃, 即可满足工艺要求。电石渣表面越粗糙, 结构越疏松, 反应的接触面积就越大, 反应越彻底。因此, 在生产电石渣活性材料的过程中, 需加入新型助剂, 以促进Si O2和Al2O3与Ca (OH) 2反应, 另外, 还需加入稳定剂, 以解决岩粉吸水, 过剩Ca (OH) 2溶解等问题。电石渣本身的碱性环境对火山灰反应有利, 可促使电石渣与其它成分的反应。电石渣比表面积越大, 其与粉煤灰的反应机会越多, 生成的水化产物就越多。可采用转碾粉碎和磨细电石渣, 增加电石渣的颗粒比表面积。

经过以上工艺措施处理的电石渣用于铺设公路路基时, 最高掺入量可以达到35%以上。在常温、有水条件下, 与Ca (OH) 2发生火山灰反应的硅铝真材料称为火山灰材料, 如粉煤灰等。电石渣与粉煤灰的最佳体积比为1∶ (1.1~2.1) 。以含水质量分数30%的干渣30 t/a产量计算, 需粉煤灰300 m3/d。

2 结语

电石渣资源化利用分析 篇5

关键词：电石渣,资源化,循环利用,污染治理

电石渣是工业生产乙炔、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯醇等过程中电石(Ca C2)水解形成的以氢氧化钙(Ca(OH)2)为主要成分的工业废渣。因不便长途运输和集中处理,致使国内大部分生产厂家将电石渣就地堆放或填埋,因而占用大量土地。不仅如此,电石渣长期堆存渗透会造成土地盐碱化,污染水体,碱性渣灰的扬尘也会对周边环境造成污染,危及周边地区居民生活和身体健康。实践证明,可以通过技术革新和工艺改进,来推进电石渣资源化利用并会产生可观的经济效益和显著的生态效益。

1 电石渣资源化利用的途径

1.1 作为生产建材的原料

1.1.1 生产水泥

相关研究表明,电石渣再次循环利用生产水泥是最佳的资源化方向和途径,也是在技术上最为成熟的方法和途径,因而也是在实践中最为常用的资源化利用方式,而且也取得了良好的生态和经济效益。目前,传统的湿法生产水泥的工艺逐渐被新型环保节能工艺所取代,并逐渐形成了以“湿磨干烧”法为主、多种方式共存的局面。传统湿法工艺存在工艺流程复杂,操作控制难度大,投资高、热耗高、产量低、环境治理难度大等问题,国家各项政策鼓励采用新型干法“干磨干烧”工艺处理电石渣,从产业政策、循环经济、节能环保和技术发展等诸多方面比较各种利用电石渣生产水泥熟料的工艺,新型干法预分解生产工艺具有很大优势。

1.1.2 生产免烧砖

自2003年起,国家开始全面禁止使用实心粘土砖墙体材料。利用电石渣等固体废渣生产新型建材如制碳化砖,也可以结合粉煤灰等其他工业废渣生产免烧砖、蒸压砖及加气混凝土砌块等,这在缓解废渣堆放等造成污染的同时,实现了土地资源的节约、集约利用。

相关研究表明,以建筑垃圾粉料、再生细骨料、电石渣和石灰为基本原料,引入改性剂S,采用蒸压护养工艺,可以制备承重墙体砖[1];通过改变电石渣掺量、激活剂C掺量的比例,利用自制的无机催化激活剂有效激发电石渣和粉煤灰的活性,研制出了电石渣掺量高且性能优良的免烧电石渣-粉煤灰砖,不仅克服了该类建材砖早期强度低等问题,而且孔隙率降低,密实性提高,完全满足JC239-2001《粉煤灰砖》对MU15砖的要求[2]。

1.1.3 其他普通建筑材料

利用电石渣含有大量氢氧化钙(Ca(OH)2)的特性,通过细致分析电石渣的有害成分,将电石渣转化为氧化钙,同时除去水分及硫化氢(H2S)、磷化氢(H3P)、乙炔(C2H2)气体,最终除去电石渣刺鼻气味,并使其颜色由灰暗变白[3],可将其作为内墙涂料填料。此外,目前运用的新型墙体材料“混凝土空心小砌块”,其主要原材料为沙石、水泥及工业废渣(包括煤灰、炉渣、钢渣矸石及电石渣)。

1.2 替代石灰石制备化工产品

利用电石渣代替石灰石制备化工产品是实现电石渣资源化的可行途径。相关研究尝试用电石渣和盐湖氯化镁(Mg Cl)为原料制取氢氧化镁(Mg(OH)2)[4]。另外,通过采用合适的净化工艺生产碳酸钙系列产品已经在技术上实现了很大的突破,特别是在制备纳米碳酸钙粉体方面已经获得了长足的发展。纳米碳酸钙是一种新型固体材料,由于碳酸钙粒子的纳米化、白度高、填充量大和具有补强效果等特点,在橡胶、塑料、造纸等领域有着广泛的应用[3]。目前,国内生产纳米碳酸钙的厂家均是通过开采石灰石获得原料,如能利用废弃的电石渣制备纳米碳酸钙,不仅能消除电石渣对环境的危害,还能获得可观的经济效益[5]。

1.3 利用其强碱特性实现环境治理

1.3.1 制备脱硫剂或固硫剂

电石渣具有强碱性,自然堆放会造成环境污染。因此,利用电石渣的强碱性能有效吸收在工业生产过程中形成的各种有害的酸性气体,不仅可以解决工业废弃物排放堆放的问题,还可以减少煅烧石灰石过程中的二氧化碳(CO2)排放。目前,电石渣作为循环流化床(CFB)锅炉脱硫剂已经在电力行业广泛应用。当然,电石渣脱硫工艺依然存在一些问题。例如电石渣较石灰石化学成分变化较大,不利于脱硫剂的稳定;渣浆中含有大的固体颗粒物,对脱硫系统设备磨损较大。此外,在电石渣-石膏脱硫系统中,由于电石渣中杂质含量较多,会造成石膏脱水性能差,影响石膏的综合利用率等。

1.3.2 处理(中和)酸性废水及浆水回用

利用电石渣的碱性特点处理(中和)酸性废水,可改进生产工艺实现电石渣浆水循环利用。在降低生产成本的同时,可以实现生产全过程的闭路循环和碱性废水的零排放。电石渣可以作为中和剂,代替烧碱中和在生产聚氯乙烯过程中产生的含有氯化氢(HCl)、硫酸(H2SO4)等杂质的废水,还可以作为碱性废物中和处理部分高浓度有机废水(如糠醛废水),起到以废治废的目的。采用电石渣作催化剂、次氯酸钠(Na Cl O)和空气作混合氧化剂,可以催化氧化废水中的硫化物;以绿矾作还原剂、电石渣作中和剂,用还原-絮凝沉淀法处理含铬、镍等重金属离子的电镀废水;以电石渣、硅酸钠、硫酸铝、浓硫酸为原料制备了一种高效复合混凝剂———聚硅酸钙铝(PACSS),并将其应用于造纸中段废水的处理。

1.4 其他综合利用途径

随着基础设施建设的不断推进,科学技术的不断发展,电石渣的资源化显现出更为综合高效的特点。如在三峡库区的建设中,使用少量石灰(电石渣)作道路路面的基层和底基层,可以大大减少外运材料的数量,大幅削减工程造价。

充分利用不同工业废渣在提供碱性物质和膨胀性物质、调整胶结性水化物与膨胀性水化物生成速率协调性等技术工艺方面,有针对性地选择煤矸石、电石渣和磷石膏;利用工业废渣制备的软土固化剂,较普通水泥可使固化土强度提高数倍。以苯丙乳液为成膜物质,添加以电石渣为原料动态水热合成的硬硅钙石为阻隔型隔热填料,可制备出具有良好隔热性能的外墙乳胶涂料。在利用工业废渣制备充填胶凝材料的过程中,电石渣能在一定程度上激发钢渣、矿渣的水化活性,向充填胶凝材料中单掺15%的电石渣时,充填胶凝材料3d、28 d抗压强度分别达到了16.3、38.6 MPa,与未掺电石渣的试样相比,3d、28 d抗压强度分别提高了34.7%、26.3%[6]。

2 电石渣资源化利用与产业化发展的条件

2.1 国家产业政策的有力支持

国家产业政策支持为电石渣资源化创造了良好的外部条件。国家《烯烃工业“十二五”发展规划》和《石化和化学工业“十二五”发展规划》中都提出关于加快产业结构调整升级的相关政策。指出,要实现产业上、下游之间联合,走联合化工生产的道路,把电石生产过程中产出的废弃物综合利用,实现清洁文明生产。同时,调整产品结构,加快淘汰严重污染环境、资源消耗高、安全隐患多的落后生产工艺装备和产品(如淘汰单台炉容量小于12 500千伏安的电石炉及开放式电石炉、氯化汞含量6.5%以上的高汞催化剂和使用高汞催化剂的乙炔法聚氯乙烯生产装置),推进石化化工产业结构调整和优化升级;通过优化产业布局,按照炼化一体化、园区化、集约化的发展要求,综合考虑资源和市场条件,优化氯碱、纯碱、轮胎等产业布局,实现电石企业的集中分布,进而实现污染的集中治理。

基于有利的政策条件,立足现有的常规资源化途径和成熟技术,目前企业致力于开发更具商业价值、高附加值、市场前景广阔的新型资源化途径。在原有工艺的基础上,将电石渣的综合利用朝着更精细、更适用的方向发展,使技术上突破支撑产业链的延伸。在利用电石渣制备碳酸钙的工艺上,从纯度、白度等各方面提高碳酸钙的品质。从利用电石渣制备碳酸钙,到制得形态可控的纳米碳酸钙粉体,再到石膏晶须的生产,在不断丰富化工产品,开发更具市场应用前景的产品的同时,还能高效地利用废弃的电石渣制备高附加值的产品,消除电石渣对环境的危害,获得可观的经济效益,实现了电石渣资源化高层次发展。

2.2 产业发展的巨大空间

伴随着快速城镇化和公共交通基础设施的发展,为电石渣在公路基层建材方面的应用提供了广阔空间。循环利用电石渣及浆液,可以节省煤渣砖的制备成本(相比制水泥的成本),减少制备粘土砖所需原料资源的过度开发,可以从源头上解决土地资源渐趋短缺的问题,实现固体废弃物的循环利用。电石渣综合利用不仅体现在建筑原料的生产中,在环境治理方面如中和酸性废水、脱硫剂等,也逐渐显现出巨大的市场潜力。

综合比较各种资源化的途径,用电石渣制砖替代实心粘土砖虽然可以改善传统建材工业高消耗的状况,但生产成品会受到生产规模和市场半径的限制。与此同时,电石渣无论是用作铺设路基使用的材料、烟气脱硫剂(固硫剂)还是其他个别行业的非常规利用途径等,都存在使用量有限的问题,其利用效果和数量,相比替代石灰石制水泥相去甚远。鉴于水泥生产能消纳大量电石渣的研究事实,从成本收益以及生态效益的角度综合考虑,在电石渣产生规模相对较大的企业中,特别是电石法PVC生产企业中,以利用电石废渣生产水泥作为目前电石渣再利用的最佳途径,在减少石灰质原料使用量的同时,使得电石渣综合利用产业化成为可能。

2.3 绿色发展的有益尝试

绿色发展要求循环和低碳。电石渣资源化以废物减量化、能耗最小化为主要目的,以传统产业为基础,通过改进现有技术工艺,发掘新的资源化途径,提高电石行业废渣的利用量和附加值,使资源消耗限制在资源再生的阈值之内,并以市场为导向,最终实现电石渣资源化的产业化发展。

总体来看,从生产建材原料到制备化工产品,再到环境治理,对电石渣的利用已经形成了一整套成熟的资源化途径。但就目前的技术工艺来讲,电石行业的资源化大多着眼于传统的末端治理,有别于循环经济关于减量化、再利用、资源化的要求。要做到“管端预防”,需要从政策层面,对电石行业的产业结构、产业布局做出具有前瞻性的规划和调整,充分发挥炼化一体化的优势,挖掘产业链潜力,实现行业间、企业间、经济主体内部、各工艺之间的物料循环,实现资源节约和资源再生。强化“生产者责任延伸”制度,加大电石行业废弃物回收再利用;从技术层面,鼓励技术合作,围绕产品升级、装备国有化等加大技术改造的力度和投入,评估适用技术的优先级,淘汰落后产能,释放市场空间,提高行业整体技术装备水平,促进电石产业转型升级,其中包括积极推广干法乙炔和大型密闭式电石炉的使用,从源头减少电石渣的产生。

3 电石渣产业化发展的难题

3.1 政策应进一步深化

工业与信息化部的《大宗工业固体废物综合利用“十二五”规划》提出,到2015年我国大宗工业固体废物综合利用量将达16亿吨,综合利用率达到50%,其中工业固体废物综合利用率达到72%,主要再生资源回收利用率提高到70%,年产值达5 000亿元,提供就业岗位250万个。这里,大宗工业固体废物是指各工业领域在生产活动中年产生量在1000万吨以上、对环境和安全影响较大的固体废物,主要包括:尾矿、煤矸石、粉煤灰、冶炼渣、工业副产石膏、赤泥和电石渣。由于电石渣综合利用情况较好,利用率接近100%,规划中未对电石渣做出详细的规定。

从推进电石渣资源化的根本目的出发,国家层面推出的各项政策旨在更好地解决大宗工业固体废弃物处置和堆存问题,在缓解相关企业安全和环保压力的同时,为工业又好又快发展提供资源保障。鉴于电石渣再次循环利用生产水泥已经被公认为“最为彻底、技术上也最为成熟的方法”,环境保护节能减排的经济、社会效益显著,电石渣的综合利用的微观政策导向主要还是集中在电石渣替代石灰石原料生产水泥方面。

然而,研究表明,电石渣利用的其他相关技术的研发和试点应用也已经相当成熟,如利用电石渣制备固硫剂中和SO2等废气的排放,利用电石渣制备高附加值的化工产品等等。除了电石渣生产水泥的鼓励政策以外,再无其他降低行业准入门槛、推进相关技术应用的引导政策,这使得诸多电石渣综合利用相关技术的研发和推广都只能停留在理论层面,鼓励技术产业化规模化发展的政策缺位不利于技术推广和电石渣资源化利用的市场化。

3.2 技术市场存在困境

在市场经济的交易活动中,买卖双方对于相关信息的了解和掌握存在差异。掌握信息比较充分的一方,往往处于有利地位,而信息匮乏的一方,则处于不利地位。论及电石渣资源化产业化发展的市场困境,有必要从资源化技术供需双方的信息不对称问题入手,做更为深入的探讨。

要实现电石渣资源化利用的产业化发展,关键在于技术的创新和选择,特别是技术供需双方在社会、经济利益上的平衡。技术供应方对技术研发和创新具有话语权,并对相关技术可能产生的社会、经济和生态效益掌握更为充分完备的信息,他们对于技术应用方、合作方、需求方的选择具有一定的甄别性,关注的是合作企业,即技术承接方的行业资质、经济规模以及合作双方的利益分配等问题。而技术需求方亦即电石渣固废的生产者,需要相关技术的支持和后续服务的保障以实现电石渣的资源化利用,但考虑到相关技术高额的初始投入、后续维护成本的不断追加以及相关技术实际应用效果的不可预见性,使技术需求方处于相对被动的地位。信息不对称导致交易双方的利益失衡,技术的选择和应用不匹配,资源化技术无法得到更好更快的应用和推广,最终导致资源的浪费。

从产业发展的时间跨度上来看,我国固废资源化处理的产业化发展还处于起步阶段,无论是技术研发主体还是技术的承接方,对于资源化技术的应用和推广大多采取观望的态度。

3.3 社会认知程度低

长期以来,电石渣非资源化处理方式饱受诟病,由此造成的危害已波及社会各个层面,伴随着“民主环保”理念的日益普及和深化,与电石渣资源化相关的环保、低碳对策也将由技术语言逐渐向政策语言和行动转变。

鉴于电石渣传统处理方式和运输方式中存在的很多弊端,应当从“民主环保”的角度考虑推进电石渣资源化的问题。电石渣的综合利用可以从根本上减少因自然堆放而造成的土地资源的肆意浪费和占用,克服因长期无有效防渗漏措施的自然堆放造成的土地盐碱化,水体污染等。实现电石渣等工业固体废弃物的就地循环利用,将有效减少在运输过程中造成的因渗漏导致的路面污染。因此,电石渣资源化利用所生产的资源节约-环境友好的产品一定会获得更多的社会支持和认可。但是,目前从产品设计的减量化,到产品生产的无害化,再到成品质量的可信度,对这些问题的认定,依然缺乏行之有效的公众参与机制和社会监督机制,这也是众多环境问题无法得到有效根治的弊病所在。

4 产业化发展的对策研究

4.1 政策鼓励,机制创新

近年来,伴随着电石行业的快速发展,国家相关部门出台了一系列的产业政策,包括行业准入、鼓励电石渣生产水泥、建立循环经济试点和制定清洁生产标准等措施。行业龙头企业的发展、装备的集聚化和循环经济发展模式的建立和推广,对高污染、高能耗、高排放的传统生产模式的转变起到了良好作用。三废治理并实现资源化利用也逐渐为电石产业自身的发展赢得更大的发展空间。

因此,以减少工业固体废弃物实现资源有效利用为目的,以实现生态安全和环境改善为最终目标,在已有政策的基础上,配套相关的机制创新,将对电石渣资源化的产业化发展产生更为积极的影响。立足现有成熟的技术和市场需求,可以采用固废处置-生态补偿、固废回用-脱硫补助相结合的办法,以强化生态保护为主要手段,辅之以经济激励手段,在有效推进污染减排的同时,加快产业转型升级的步伐,进而改善城乡环境质量,实现经济环境的双赢。

4.2 市场导向,业内联合

市场机制作为市场经济的实现机制,在推进电石渣资源化处理的产业化发展方面,在实现资源的有效配置特别是推进技术供需双方的匹配以及优化存量产业的发展方面,都将起到至关重要的作用。针对资源化技术产业化利用和推广过程中可能产生的信息不对称问题,参考相关行业规划,电石渣的资源化应当从推进产业结构调整、促进企业兼并重组、优化产业布局入手,在提高电石等行业产业集中度的同时,突破现有生产经营格局,鼓励石化、化工企业和煤炭、电力等企业联合,形成若干个以大型企业为主体的“煤电化热一体化”产业集群和大型煤化工生产基地。产业联盟的构建,在推进固废的环境负外部性内部化的同时,也将大大提升工业固废的资源化处理效率。

从促进绿色低碳发展的角度来看,电石渣资源化是发展循环经济的具体体现,在鼓励利用焦炉气和电石炉气生产高价值产品的同时,提高资源综合利用水平。利用电石渣在一定条件下能实现良好的脱硫和固硫效果,积极开展硫化物回收利用等工作,改善大气环境。在提高资源综合利用率方面,应当重点抓好磷石膏、碱渣、电石渣、铬渣等固体废物无害化科学治理和综合利用,重点推广磷石膏制建材、碱渣脱硫、电石渣制水泥等多种氯产品联产工艺技术,构建循环经济产业链。

4.3 公众参与,社会共建

随着生态和环境问题不断升温,公众的环境意识不断增强,参与环境保护的积极性不断高涨,不同层面的环境保护行动也逐渐增多。2008年5月《环境信息公开办法(试行)》的正式实施,开启了民主环保、信息公开的第一步。而2011年一场关于PM2.5监测的大讨论进一步加快了公众的环保意识由开始“被动防御”向“主动介入”转变。如果说良好的空气质量、适宜的人居环境,作为公共产品是政府必须确保的公共服务,那么,由此引发的针对生态环境问题的群体性事件为环境质量的提高奠定了更为广泛的监督基础。从信息公开、公众参与,到社会组织的不断努力,公民已经成为参与环境影响评价、践行环境保护决策、最终受益于环保措施的主体力量。

通过公众参与、企业推介、专家指导相结合的方式实现环境污染等社会公共问题的复合型治理模式已渐趋成熟。

就电石渣等工业固体废弃物的资源化综合利用而言,以公众听证会的形式明确工业固体废弃物对民众宜居所产生的污染和威胁,以企业展销会(推介会)的形式论证资源化利用技术的可行性和产品的普适性,以专家评审会(鉴定会)的形式认定工业固废资源化利用所产生的经济效益和生态效益,将为工业固废资源化的产业化发展营造一个良好的社会氛围。

参考文献

[1]闫秀华,李世扬.电石渣综合利用生产砌砖[J].聚氯乙烯,2007(5):43-44.

[2]陈文娟,李恩明.利用电石渣内墙涂料的研究[J].无机盐工业,2011,43(2):55-56.

[3]胡国静,张树增,王键红.电石渣的综合利用[J].聚氯乙烯,2006(8):39-41.

[4]李阳,姜丽娜,李洪玲,等.利用电石渣和氯化镁制氢氧化镁工艺研究[J].无机盐工业,2011,43(9):55-56.

[5]马国清,李兆乾,裴重华.电石渣的综合利用进展[J].西南科技大学学报,2005,20(2):50-52.

电石渣烘干系统防异物的改造 篇6

1 改造措施

1) 电石渣输送皮带原来没有设计除铁器, 我们后来增设省电节能、安全性能良好的永磁悬挂式除铁器 (见图1) , 运行过程中可直接将铁器类异物带走。

2) 对电石渣烘干系统滤饼喂料皮带机下料仓加设了防堵活动篦子。

如图2所示, 在下料仓远离皮带机一侧的仓壁上仓高度约2/3位置处, 增加一根镀锌管, 用作篦子的支撑固定梁。篦子采用钢筋制作, 钢筋的一端焊接在镀锌管上, 另一端放置在皮带清扫器刮刀中段处, 与水平面夹角为25°, 其间距为100mm。为防止划伤皮带, 皮带端的钢筋头部向下弯曲。在仓壁上开一个检查门, 拦截在活动篦子上的铸铁类异物自动滚落到地面上。此活动篦子结构简单, 还起到防止巡检人员掉入仓内的作用。

3) 为进一步消除上述工序后仍存留的异物, 对干粉库顶旋风筒下的筛网进行改造。原来的筛网是平面式的, 筛网面积小, 且异物均匀分布于筛网表面, 不易清理, 易堵塞筛网。后来, 我们改为“塔型”筛网 (见图3) , 塔的上底边长50mm、下底边长400mm、高500mm。此结构既增加了过滤面积, 提高了过滤效率, 又使异物从塔面滚落于筛网四周, 为便于清理异物, 又增设了3个检修门, 4个塔立面各对应一个检修门。由于系统内为负压, 所以可以很方便地打开检修门将筛网上的异物夹出。

2 结束语

电石渣-粉煤灰砖 篇7

1 生料系统工艺

我公司乙炔生产线每年可产生94 万t的电石渣, 干电石渣大约84 万t, 湿电石渣10 万t。我公司水泥一线是3 000t/d, 钙质原料主要采用干电石渣;二线是2 500t/d, 钙质原料主要采用湿电石渣。 一线和二线从生料开始是由东向西平行建设的, 不同点主要集中在生料系统:

1) 一线干电石渣从乙炔厂通过提升机提至2 个Φ34m×30m的大型钢板仓进行存储;二线湿电石渣是乙炔厂通过管带机直接排入42m×40m矩形堆棚进行储存。

2) 一线采用干燥管对干电石渣进行烘干, 然后入干粉库;二线采用烘干破碎机对湿电石渣进行烘干破碎后入干粉库。 电石渣入库工艺流程见图1 和图2。

2 存在的问题

我公司二线每年生料系统大约需要83 万t废渣原料, 其中钙质原料大约需要62.56 万t。 石灰粉末、除尘灰 (来自于电石厂) 、电石渣拌合灰、石灰粉末拌合灰四种钙质原料可以提供30 万t。 剩下的32 万t左右的钙质原料主要由电石渣提供, 湿法乙炔厂每年可以提供12 万t含水量在35%左右的湿电石渣, 加上干法乙炔每年提供的10 万t左右的湿电石渣, 湿电石渣总量可以达到22 万t。 烘干破碎机参数见表1。

从表1 可以看出, 烘干破碎机正常运行, 每年大约可以烘干40 万t水分在35%的湿电石渣。 虽然在窑尾废气管安装了增湿喷雾系统, 当电石渣量少的时候可以通过增加喷水量来降低入烘干破碎机烟气的温度, 从而减轻窑尾高温风机及电除尘器的工作压力, 但是, 过多的喷水量, 容易使喷枪雾化效果不好, 造成废气管“湿底”现象, 这样形成的大块滚入烘干破碎机会压死设备。 同时, 还会影响废气管通风不畅, 严重时会出现堵塞现象。 另外, 湿电石渣量不足, 还会引起预热器系统负压减小, 造成窑头正压, 窑头飞砂严重, 窑内工况恶化, 投料量减少。 根据实际运行效果来看, 当增湿喷雾系统喷水量为2m3/h, 入烘干破碎机湿电石渣为50t/h为最佳。

因此, 要使二线系统能正常高效地运行, 还需要大约10 万t的湿电石渣。

3 改进措施

由于湿电石渣的量一定, 我公司根据实际情况研讨能否将一线的含水量在10%左右的干电石渣引入二线烘干破碎机 (一线干电石渣充足) , 从而解决二线工艺系统存在的难题。 因为一线、二线是平行建设的, 一线干电石渣入干燥管的位置平移到二线就是湿电石渣入烘干破碎机的位置。 所以, 决定在输送干电石渣皮带机头下方安装三通, 一路继续入干燥管, 一路通过新建输送皮带入烘干破碎机。 见图3。

4 技改效果