谢显辉 王军

摘 要：奎屯铜冠冶化有限责任公司电石渣替代石灰处理废水技改项目主要体现在利用一般工业废渣电石渣替代生石灰做为处理工业废水的原料，大幅度降低了废水处理成本，同时为解决电石渣乳储槽产生颗粒沉降问题，在原废水处理系统中增设了一套防沉积清淤装置，保证了装置的稳定运行。

关键词：电石渣;石灰;废酸;降本增效

1 项目应用背景

奎屯铜冠冶化有限责任公司于2011年3月开工建设，2012年9月开始投入试生产运行。本项目采用阿舍勒铜业股份有限公司的尾矿--硫铁矿生产硫酸，设计硫酸生产能力为40万t/a，配套建设了铜、金、银湿法冶炼回收工序。硫酸项目生产过程中产生的废酸用于湿法冶炼厂的铜浸出工序和含氰碱性废水酸化工序以回收氰化钠循环使用，湿法冶炼厂铜回收工序生产中的酸性萃余液及含氰酸化后废液在废水处理工序经石灰两级中和处理，一段处理后的水大部分回用于生产系统，少量水经二段中和处理达到国家排放标准后外排至市政污水处理站。

我司废水处理工序在本技改项目投入使用前的中和酸性废水原料为生石灰，有效氧化钙含量在81%以上。生石灰采用槽罐车运输至公司现场，用仓式泵输送到石灰缓冲仓。生产中缓冲仓内生石灰用斜刮板机输送到石灰乳制备槽制备成浓度约15%左右的矿浆泵送至各使用点。根据实际生产消耗情况统计，每天平均用于废水中和消耗生石灰量约为55.56t，如按照主产品硫酸单耗计算，每生产1t硫酸（实物量）需要消耗59.74kg生石灰，相当于每生产1t硫酸需要投入26.88元生石灰成本。

由于新疆地区硫酸产能过剩，供求失衡，为了保证合理的硫酸库存，公司被迫需要限制负荷组织生产，单位产品生产成本升高。而且由于供需关系的失衡，直接导致硫酸产品价格以买方主导为主，属于真正意义上的买方市场，硫酸价格持续走低，导致公司在生产经营方面处于亏损状态，为了减少企业亏损并最终实现扭亏，公司有必要从各方面加强成本控制，减少生产成本支出。经公司多次对生产成本构成情况进行分析，认为废水处理用生石灰占硫酸生产成本较大，就近采购电石渣用于替代生石灰用于废水中和工序可以有效降低废水处理成本并最终减少硫酸总成本，在经济上是可行的。为此，为降低生产成本，有必要对电石渣替代生石灰进行立项研究，在满足生产使用条件下进行技术改造。

2 生产工艺技术改进情况

利用电石渣处理酸性废水相关企业有成熟应用案例，但是不同电石渣存在品位差异，而且废水成分也各有不同，因此为慎重起见，我公司首先于2013年12月末安排化验室针对公司废水和附近企业生产的电石渣开展实验室试验。试验用电石渣含有效氧化钙含量约60%，含水约40%左右，试验后产生的石膏渣硫酸钙含量达到了70%，含铁9%左右，石膏渣品质基本与石灰中和产生的石膏渣一致，在品质上完全满足下游企业生产使用要求。

因化验室试验只是简单化学反应，仅能根据反应原料表述出反应原料与产品结果之间的关系，因此与工业生产之间尚有很大差距，因此在化验室试验确认产出的石膏渣基本可以满足要求情况下，公司于2014年1月初组织废水车间开展探索性工业试验，工业试验共进行3.5天，试验目的：一是为了验证颗粒沉积情况;二是了解电石渣生产消耗情况，以便设备选型;三是最终验证废水中和产生的石膏渣情况;针对试验目的，有的放矢的进行了工业应用试验工作，并对试验中出现的问题逐一解决。

针对试验情况，本次技术改造中需重点解决以下问题：

电石渣中含有大的结块电石渣或石头、土块等大块杂质，在制备电石渣乳中无法应用，因此除在供货中提出详细技术要求外，同时考虑生产顺畅进行，在电石渣供料仓上部设置制作100*100钢格栅网进行筛分，筛分出来的大块物料选出杂质后压碎回用。

因电石渣为工业废渣，生产使用中水分波动较大，因此在电石渣供料仓设计中重点考虑尽量增大料斗锥面与水平面的夹角，避免物料堆积堵塞，同时在料仓锥斗下部设置仓壁振动器，以确保料斗连续下料。

在球磨机的选择上，受安装场地制约，选择的球磨机既要满足空间安装和检修要求，同时在满足生产要求情况下还要预留一定的富余量，以适应生产条件的变化，最终选择Ф900×1800型湿式球磨机一台，同时为适应电石渣量变化和电石渣粒度变化，球磨机采用变频进行转速控制。

为确保配置的电石渣乳满足工业使用要求，避免球磨机因进料条件改变而出现磨矿不匀现象，在球磨机下料口设置了过滤网，采用人工检查及时清理过滤网上大颗粒，保证了电石渣浆液的制备，也避免了制备槽的大颗粒沉降现象。

本項目技改采用-5m平面地面水收集池做为电石渣制备槽，容积很小，在电石渣乳制备过程中需频繁开停液下泵，会增加工人的劳动强度，因此公司组织工程技术人员和仪表人员进行认真研究，采用槽内液位自动控制电石渣乳输送泵的启动和停止，降低工人的劳动强度。

考虑电石渣缓冲槽颗粒沉积问题，在电石渣缓冲槽底部增设渣浆泵，抽底流打循环以便电石渣乳中的大部分颗粒进入中和槽反应而减少颗粒在缓冲槽的沉积。

3 实际应用效果

电石渣替代生石灰技改项目于2014年5月投入正式生产试运行，经一段时间的试运行，对存在的问题逐步完善解决，现已达到连续稳定运行，满足工业废水处理使用要求。

3.1 经济效益情况

经生产实际统计显示，废水中和工序平均每天用生石灰量约55.56t，全年按照生产300天计算，全年用于废水中和工序生石灰量为16668t。生石灰进厂价为450元/t，则全年用于废水中和工序的生石灰需要的成本为750.06万元。

我司进厂生石灰合同中约定有效氧化钙含量不低于81%，则废水中和工序全年需要有效氧化钙为13501.08t。而我司购买的电石渣有效氧化钙含量约为60%，因电石渣中含有其他杂质，有效氧化钙利用率会降低，按照生石灰有效氧化钙利用率的75%计算有效氧化钙利用率相同计算，废水中和工序全年需要电石渣量为 30002.4t（干基）。电石渣（干基）供货出厂价格为18元/t，则购买电石渣（干基）成本为54.00万元。购进电石渣含水按照40%计，全年电石渣（湿基）运输量为50004t。电石渣运输价格为75元/t，电石渣全年运输费用为375.03万元。用电石渣替代生石灰处理废水年节省费用为321.03万元。如果生产负荷提高，需要处理的废水量增加，节省成本会更多。

3.2 社会效益情况

电石渣一般为聚氯乙烯生产企业在生产中产生的Ⅱ类一般工业固体废渣，一般直接堆存于各企业的堆存渣场，随产量增加，堆存压力逐步增大，因此我公司用电石渣替代生石灰项目不仅可以降低我司生产成本，而且可以有效降低聚氯乙烯生产企业电石渣的堆存压力。同时，电石渣中富含大量有效氧化钙，在企业堆存过程中存在大量的资源浪费现象，而应用于我公司的废水处理系统，实现了以废利废，提高了资源的重复利用水平，进而打破了两个企业的行业界限，建立起循环经济的模式，大幅度降低了双方生产成本，实现了社会效益和环境效益的双赢，具有典型的循环经济示范效应。

3.3 环境效益情况

电石渣堆存于聚氯乙烯生产企业不仅需要大量土地，堆存压力大，而且含一定水量的电石废渣及渗滤液亦是强碱性，也含有硫化物、磷化物等有毒有害物质，对土地有严重的侵蚀作用。同时，电石渣中残存一定量的乙炔气体，逐步向大气中扩散，会恶化堆存场地周边现场空气环境，因此电石渣的长期堆存对土壤及空气环境均可能产生较严重的污染。因此我公司用电石渣替代生石灰技改项目在一定程度上减少了电石渣的堆存量，降低了对环境的污染。