何胜平，孙国玉

电石渣是氯碱化工生产PVC的过程中电石与水在发生器中发生反应，生成乙炔气体时产生的废弃物。利用电石渣生产水泥，可实现大掺量、无害化利用电石渣，是电石渣最有效的处理途径。但利用全部电石渣代替石灰质原料生产水泥，和传统天然石灰质原料生产水泥的煅烧控制参数有很大差别。经过我公司相关技术人员和操作人员的多年实践，6条电石渣水泥生产线已经实现了稳定运行。现就干排电石渣窑尾分解系统煅烧有别于传统石灰石系统的相关经验介绍如下，供大家参考。

1　电石渣的特性

1.1　电石渣的物理性能

干法制备乙炔产生的电石渣，水分在3%～12%，根据其中所含硅、铁等杂质的不同，其密度在1.6～2.0kg/m3，容积密度为 0.5～1.0kg/m3，细度筛余（0.08mm方孔筛）为15%～30%，呈白色细粉状，比表面积为250～350m2/kg。随着电石渣颗粒变小，其比表面积呈正比例关系。由于电石渣的主要化学成分为Ca（OH）2，水分含量低时呈现吸湿性，含水电石渣具有粘性和保水性，在常温下晾晒会产生壳状保护层，水分不易蒸发。

1.2　电石渣的化学成分

我公司干法制备乙炔产生的电石渣化学成分如表1。电石渣的主要化学成分为CaO，其含量为65%～72%。

2　电石渣与石灰石煅烧水泥的区别

2.1　分解炉温度的控制

天然石灰石的主要化学成分为CaCO3，分解温度在700℃以上，急剧分解温度在850℃以上。为了提高物料的分解率，保证入窑物料的易烧性，控制以石灰石作为石灰质原料的预分解系统中分解炉的正常煅烧温度为850～950℃。而电石渣的主要化学成分为Ca（OH）2，在预热器中的反应是Ca（OH）2脱去结合水生成CaO的过程。经过试验确定，Ca（OH）2的分解温度在500℃以上就可以分解，在650℃以上可以实现大量分解。为了控制窑尾分解的效果和粘土质原料和含结晶石英硅等自由能低的物料的充分反应，在电石渣作为石灰质原料的水泥煅烧系统中，窑尾分解炉的温度控制在750～850℃，即可实现高的反应效率。

2.2　电石渣分解吸收热及一二次煤的控制

电石渣中的CaO含量在65%以上，远高于石灰石中氧化钙的含量，属于生产水泥的优质石灰质原料，具备生产高等级电石渣水泥熟料的能力。电石渣和石灰石在窑尾预热器和分解炉的反应过程不同，相关研究人员的热分析结果显示，电石渣中Ca（OH）2和石灰石中CaCO3分解热耗分别为72.253kJ/mol和142.933kJ/mol，热力学计算氢氧化钙和碳酸钙的理论分解热耗分别为101.625kJ/mol和166.232kJ/mol。以上两种结果显示，单位质量的电石渣的分解热即电石渣中Ca（OH）2分解生成CaO的热耗，远低于单位质量的石灰石中的CaCO3分解生成CaO的热耗，电石渣在预分解系统实际热耗为1 350～1 450kJ/kg。大量实践证明，天然石灰石制备的生料在窑尾干燥、预热、粘土质原料脱水及分解反应所吸收的热量占熟料总的形成热的60%～70%，而在窑内反应吸收热则为30%～40%。而电石渣为主的工业废渣生料在窑尾预热器和分解炉中的反应是，粘土质原料的烘干和脱水的过程和主要成分为Ca（OH）2的电石渣脱水形成CaO的过程。熟料的烧成吸热过程正好和石灰石水泥生产线的相反，窑内过渡带与烧成带的吸热远大于预热器与分解炉中的吸热。经过我公司十年来的不断摸索，预分解系统与窑头用煤的比例由尾煤50%、头煤50%调到尾煤15%～30%、头煤70%～85%，这样才能满足窑外系统各级预热器温度正常和窑内物料的正常煅烧，保证熟料的正常煅烧和系统的正常运行。

表1　电石渣化学成分，%

表2　窑尾预热系统参数

表3　以电石渣为主要原料的熟料化学组成、矿物组成（%）及率值

表4　熟料物理性能

3　电石渣制水泥的预分解系统

采用电石渣作为石灰质原料生产水泥，在窑尾预热器和分解炉中的主要反应是Ca（OH）2吸热以后的脱水过程。我公司采用三级预热器系统，与四级及五级预热器相比，三级预热器C1出口的温度为450～650℃，高温废气要和余热锅炉配套使用方可进一步降低系统能耗。四级预热器C1出口温度为400～550℃，该工艺与电石渣烘干破碎机相结合使用，烘干破碎机既可以处理湿电石渣，也可以同时处理干法乙炔产生的电石渣与湿法乙炔产生的电石渣，系统适应性更强。五级预热器出口温度在400～500℃，与干排电石渣烘干和硅铁收集系统相结合使用，可以有效地烘干干法乙炔产生的电石渣，烘干后物料的水分均可＜1%，使窑尾烟气的预热利用达到最佳效果。预热器级数的增加，可以有效降低C1出口温度，提高回转窑的热利用率，但电石渣水泥的窑尾预热器出口温度较高，可以考虑和余热利用系统相连接，实现系统的有效运行，使电石渣水泥熟料的热耗更低，更好地实现节能降耗效果。

4　电石渣制水泥的煅烧参数

以氯碱化工产生的废渣为原料制备的生料，与传统天然石灰石为主的原料制备的生料，在预热器和分解炉中的反应过程不同，因此生产电石渣水泥的预热器中的控制参数有不同的特点。表2为带电石渣干燥系统的五级预热器系统的窑尾预热系统参数。

5　电石渣水泥熟料

以电石渣为主要原料煅烧所得熟料化学成分及矿物组成见表3。熟料物理性能见表4。

水泥各项指标满足GB 175-2007《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》生产标准，重金属等指标符合国家标准GB 30760-2014《水泥窑协同处置固体废弃物技术规范》。

6　结语

水泥行业是电石渣无害化、大掺量、无残留、资源化处理的最好途径，电石渣生产水泥是电石渣清洁处理的最佳途径。由于电石渣的分解热远低于石灰石的分解热，煤耗大幅降低，生产成本也低。而且电石渣分解排放的是水，而石灰石分解排放的产物为CO2，会产生温室气体。因此采用电石渣生产水泥，可实现低碳排放、低热耗。同时，高氧化钙含量的电石渣为生产高等级水泥提供了可靠保障。

参考文献：

[1]闫羽，李福洲，陶从喜.电石渣与石灰石热分解特性比较及电石渣热分解动力学[J].硅酸盐学报，2009，（7）.

[2]牛云辉，李军，杨奉源，霍琳.电石渣制备水泥热分解动力学[A].中国硅酸盐学会水泥分会第三届学术年会暨第十二届全国水泥和混凝土化学及应用技术会议论文摘要集[C].2011.

[3]张友坤，康朝辉，李晓，等.电石渣的处理及回收利用[J].聚氯乙烯，2004，（5）.■