干法乙炔电石渣综合利用实践探索

干法乙炔电石渣综合利用实践探索

张晓琴,徐建祥 ,姚帅文,王新亮

金川区金泥干法乙炔有限责任公司  甘肃省金昌市  737100

摘要：本文主要探讨了干法乙炔电石渣的综合利用实践。首先，对乙炔电石渣的产生过程和性质进行了分析，其次阐述了当前乙炔电石渣处理方法的局限性。随后，提出了综合利用方案，包括电石渣的干法碱回收和资源化利用，设计了相应的实验方法并进行了实践探索。实验结果显示，该方案能有效回收电石渣中的氧化钙，并能制备出性能优良的电石渣水泥和电石渣砖。这为干法乙炔电石渣的处理和资源化利用提供了新的可能性。

关键词：干法乙炔电石渣；综合利用；实验措施

引言：随着社会工业化的发展，乙炔电石渣作为一种大量产生的工业废弃物，其处理和利用问题日益显著。传统的处理方法不仅效率低下，而且存在严重的环境污染问题。因此，寻找一种高效、环保的电石渣处理方法，实现其资源化利用，成为了当前的重要研究课题。本文通过对乙炔电石渣的性质分析，提出并实践了一种综合利用方案，旨在实现乙炔电石渣的高效处理和资源化利用。

1、乙炔电石渣的产生和性质分析

1.1乙炔电石渣的产生过程

乙炔电石渣是在产生乙炔过程中的一种常见废弃物。产生乙炔主要通过石灰石与焦炭的混合物（即电石）在电炉中加热至2000-2500℃的高温下生成。在此过程中，石灰石与焦炭的混合物会产生乙炔和石灰渣，后者即乙炔电石渣。具体的反应方程为：CaC2 + 2H2O -> C2H2↑ + Ca(OH)2。在实际操作过程中，因为反应条件、原料纯度和操作技术等原因，电石渣中常常还含有未反应的电石、石灰石和其他一些副产品。

1.2乙炔电石渣的物理和化学性质

乙炔电石渣主要由氢氧化钙（Ca(OH)2）组成，颗粒状物质，灰白色或灰黄色，由于含有一定的水分，所以触感湿润。在含水量较高的情况下，电石渣可以吸湿、吸热，然后固化。因此，其处理存储需特别注意。乙炔电石渣的主要化学性质是碱性强，可溶于水，溶解时放热，与酸反应生成相应的盐和水。此外，氢氧化钙还具有很强的吸湿性，暴露在空气中会吸湿并转化为碳酸钙。具体反应方程为：Ca(OH)2 + CO2 -> CaCO3↓ + H2O。同时，由于其特殊的物理和化学性质，使得乙炔电石渣有了很大的利用潜力，为后续的综合利用提供了可能。

2、干法乙炔电石渣的现有处理方法及其限制

2.1现有处理方法的环境和经济影响

乙炔电石渣的现有处理方法主要包括堆存法、充填法和湿法化学处理法。

堆存法 该办法为最简单的处理方式，将电石渣堆积在特定的场地中。然而，这种方法存在显著的环境问题。电石渣会吸湿，吸湿后生成的氢氧化钙碱性强，可能会对土壤和水源产生严重的污染。而且，随着电石渣数量的增加，需要更大的堆放场地，这就需要占用大量的土地资源。

充填法 主要用于填充矿坑、洞穴等空地。这种方法在一定程度上解决了电石渣占地问题，但是其对环境的污染问题仍然存在。一旦电石渣与水接触，生成的氢氧化钙可能会通过地下水流入水源地，引起水源地的二次污染。

湿法化学处理法 该办法是将电石渣与酸进行反应，转化为不具有腐蚀性的化合物。然而，这种处理方式需要消耗大量的酸性物质，增加了处理成本，同时产生的二次废弃物也需要进一步处理。

2.2处理方法的局限性

以上述三种处理方法为例，其共同的局限性主要体现在以下几个方面：

环境污染问题严重：以上述三种处理方法为例。堆存法和充填法可能会导致土壤和水源的碱性污染，湿法化学处理法则可能产生二次废弃物。

资源浪费问题突出：传统的处理方法主要是对电石渣进行处置，但并未充分利用其内含的资源。电石渣中含有大量的钙质，这些钙质如果能得到有效利用，将带来显著的经济效益。

处理成本较高：尤其是湿法化学处理法，需要消耗大量的酸性物质，使得处理成本增高。

3、干法乙炔电石渣的综合利用技术探索

3.1综合利用方案设计

针对干法乙炔电石渣的处理，笔者提出了一种具有广泛应用前景的综合利用方案，以解决传统处理方法在环境保护、资源再利用和处理成本方面的局限性。该方案主要包括两大关键步骤：干法碱回收和电石渣资源化利用。

干法碱回收：在此步骤中，以干法乙炔电石渣为原料，通过高温煅烧（通常在800-1200℃）来实现氧化钙（CaO）的回收。首先，电石渣在高温下煅烧，去除其内含的水分和有机物质，得到干燥的电石渣。然后将这些干燥电石渣在更高的温度下继续煅烧，最终转化为氧化钙。氧化钙是一种重要的化工原料，可以被广泛应用在多种化工产品的制备中，比如水泥、玻璃、陶瓷、金属冶炼等行业。

电石渣的资源化利用：在成功回收氧化钙之后，需进一步利用剩余的电石渣进行资源化利用。研究发现，电石渣中含有约25-30%的硅酸盐，使得其有可能作为建材的原料。通过适当的工艺处理，比如添加适量的水泥胶凝材料，电石渣可被制备成电石渣水泥、电石渣砖等建材产品，实现对环境保护的目的。

3.2方案的理论基础和技术原理

干法碱回收的理论基础和技术原理：氢氧化钙在高温煅烧时会脱水生成氧化钙，在实际操作过程中，为了确保电石渣能够充分煅烧，需要合理控制煅烧的温度和时间。

电石渣资源化利用的理论基础和技术原理：电石渣中的硅酸盐在高温煅烧时，会与其他的成分（如铝酸盐、铁酸盐等）反应生成硅酸盐矿物，这些硅酸盐矿物具有良好的胶凝性，是制备水泥、砖等建材的重要原料。在实际操作过程中，还应可添加适量的水泥胶凝材料，以提高产品的耐久性。

3.4实验设备和方法

实验设备：主要的实验设备包括煅烧炉、粉碎机、筛选机和压力试验机。煅烧炉用于电石渣的煅烧，粉碎机和筛选机用于电石渣的粉碎和筛选，压力试验机用于测试电石渣水泥和电石渣砖的强度。

实验方法：电石渣煅烧：取一定量的电石渣，放入煅烧炉中，控制温度在800-1200℃，煅烧2-3小时。电石渣粉碎和筛选：将煅烧后的电石渣放入粉碎机中粉碎，然后通过筛选机筛选出合格的电石渣粉末。电石渣水泥和电石渣砖的制备：将筛选出的电石渣粉末与水泥胶凝材料按一定比例混合，然后压制成电石渣水泥和电石渣砖[1]。强度测试：用压力试验机测试电石渣水泥和电石渣砖的抗压强度和抗折强度，以评价其性能。

3.4实验分析

首先，通过干法碱回收，可有效地将电石渣中的氢氧化钙转化为有更广泛应用的氧化钙，减少了电石渣的处理难度和环境负荷。其次，电石渣资源化利用的结果表明，电石渣可以经过适当处理后，被用作建筑材料的重要原料，这进一步降低了电石渣处理的成本，同时也减轻了对矿产资源的依赖[2]。然而，在实验过程中还需认识到，干法乙炔电石渣综合利用的过程中存在一些关键参数需要优化，如煅烧温度、煅烧时间、电石渣和水泥胶凝材料的比例等，这些因素会直接影响到氧化钙回收的效率和质量，以及电石渣水泥和电石渣砖的性能，对此工作人员应特别注意这一点，由此确保干法碱回收可发挥实际作用[3]。

结束语：总结，本文提出的干法乙炔电石渣综合利用方案，在实践中证明了其高效性和环保性。然而，为在更大范围内推广这一方案，仍需对相关的技术参数进行进一步的优化和改进，以提高其处理效率和产品质量。这项实践探索，为干法乙炔电石渣的综合利用提供了一种有效的途径，对于解决工业废弃物的处理问题，推动废物资源化利用，具有重要的理论和实践价值。

参考文献：

[1]牟秀娟,朱干宇,颜坤,等. 干法电石渣性质分析及乙炔气逸出行为研究[J]. 化工学报,2021,72(2):1107-1115.

[2]冯越峻,赵旭霞,姚海生. 提高干法乙炔生产安全性的措施[J]. 聚氯乙烯,2021,49(12):7-9,13.

[3]柴晶. 基于电石干法乙炔生产中应用工艺清净技术的相关研究[J]. 化工设计通讯,2021,47(12):54-55.