利用电石渣生产水泥新思路

1 电石渣的概况介绍
PVC （聚氯乙烯） 的生产工艺分为电石法和乙 烯法两种， 近年来随着国际油价的不断攀升， 电石 法生产 PVC 拥有 乙烯法生 产所无法比 拟的成 本 优 势。 目前我国扩产的电石法， 比乙烯法可节省成本 达 2 200 元/t， 仅相当于原油在 30 美元/桶附近乙烯 法生产的成本价格。
磨干烧” 有优势。 （4） 电石渣中除 Cl-外， 其它有害成分含量较
少。 根据山东淄博宝生环保建材有限公司生产情 况， 其电石渣中 Cl-主要来源于用次氯酸钠冲洗乙 炔的废水中， 用此废水去与电石发生反应， 其电石 渣中 w(Cl-)为 0.11%； 采用将此废水隔离， 用浓缩 池和压滤的回水， 另外补充新鲜水与电石发生反应 的措施， 其电 石渣中 w(Cl-)从 0.11%降 到 0.023%， 完 全 可 以 满 足 窑 外 预 分 解 生 产 工 艺 的 要 求 [2]。
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综合利用
肖其中, 等： 利用电石渣生产水泥新思路
辅助原料仓
C1
C2
C3
电石渣滤饼
低温区 C4
高温区 三次风
回转窑
图 1 “干磨湿烧” 窑尾流程 用显得十分尴尬。
为克服这种矛盾, “干磨湿烧” 将辅助原料单 独粉磨， 优先选用球磨， 因为球磨对原料易磨性适 应能力强， 可以磨得很细， 使之与电石渣粉的细度 相适应， 可以避免因电石渣细度过细造成微观区域 饱和比过高的现象， 强化熟料煅烧。 同时克服立磨 粉磨电石渣生料浪费电能的缺陷， 降低电耗。
电石渣是电 石法生产 PVC 的 过 程 中 ， 电 石 水 解 后 产 生 的 废 渣 。 电 石 渣 的 主 要 成 分 是 Ca(OH)2， 其化学组成中 CaO 含量 （指质量分数） 高达 70%。 电 石 渣 中 的 细 颗 粒 较 多 ， 5 μm 以 下 颗 粒 约 30%， 5～10 μm 颗 粒 约 20%， 10～50 μm 颗 粒 约 30%。 从 乙 炔 发 生 器 中 排 出 的 电 石 渣 水 分 高 达 90% 以 上 ， 经沉降池浓缩后， 水分仍 有 75%～80%， 正常流 动 时的水分在 50%以上。 电石渣容易造成环境污染， 且难以治理， 严重制约了电石法 PVC 工业的发展， 甚至 曾有专家提 出： 我国 PVC 工 业要走乙烯 法 的 道路。 但在当今原油价格居高不下、 资源紧缺的情 况下， 乙烯法 PVC 生产工艺很难再有大的发展。
（2） 预烘干 “干磨干烧” 工艺选用回转式烘干 机对压滤过的电石渣滤饼进行预烘干， 使其水分由 35% 降 至 10% 左 右 ， 这 部 分 烘 干 热 耗 达 1 000 kJ/kg， 加 上 熟 料 烧 成 热 耗 3 100 kJ/kg， 合 计 熟料热耗高达 4 100 kJ/kg， 与 “湿磨干烧” 工艺相 当， 节煤效果并不显著， 且与工艺复杂性相比， 是 否得不偿失？
“湿磨干烧” 采用破碎烘干机对压滤过的生料 滤饼进行烘干、 破碎， 在获得相同生料的情况下， 它 的 主 机 装 机 功 率 为 450 kW， 加 上 湿 法 开 流 磨 750 kW， 合 计 为 1 200 kW， 低 于 “ 干 磨 干 烧 ” 。 （“湿磨干烧” 要多用四台压滤机， 主机功率为 4× 5.5 kW； “干磨干烧” 则需另加两台烘干机， 主机 功率为 2×110 kW， 均末计入）。 在电耗方面， “湿
以往化工生产只把电石渣作为废弃物对待， 水 泥生产厂家 也只是被动 的使用 电 石 渣 ， Cl-容 易 在 预热器系统内引起结皮堵塞， 因而曾有人得出了新 型干法不宜使用电石渣的观点。 只要化工生产厂家 改变观念， 把电石渣看成是半成品， 不在生产过程 中引入 Cl-， 那么不管是 “干磨干烧”， 还是 “湿磨 干 烧 ”， 都 可 以 大 掺 量 使 用 电 石 渣 ， 甚 至 是 100% 的替代石灰石。
由于电石渣颗粒微细， 分散度很高， 具有多孔 状 结 构 ， 保 水 性 极 强 ， 单 独 脱 水 的 脱 水 率 很 低[1]。 采用厢式压滤机脱水后， 电石渣滤饼水分仍在 35% 左右； 而压滤生料浆时， 由于其它易脱水原料的掺 入， 其保水性下降， 生料滤饼的水分可降至 27%。
以电石渣干 基质量配比 Hale Waihona Puke Baidu0%,其它原料 平 均 含 水率 5%计算, “干磨干烧” 工艺每吨干基生料带入 水为：
2 “湿磨干烧” 和 “干磨干烧” 两种工艺的对比分析
（1） 从原料水分的去除来看， 机械脱水无疑是 最经济的方式， 所以不管是 “湿磨干烧” 还是 “干磨干烧”， 都先采用压滤机对原料进行脱水。 “湿磨干烧” 是将生料浆进行压滤后送入破碎烘干 机； “干磨干烧” 则是先将电石渣浆压滤后再进行 预烘干。
主要在破碎烘干机内蒸发。 由此可见在后续工 序利用热能脱水时， “湿磨干烧” 比 “干磨干烧” 多出 0.026 t 水 。 利用热 能 脱 水 往 往 是 迫 不 得 已 才 采用的方式， 在这一点上， “干磨干烧” 略占优 势； “湿磨干烧” 除电石渣外的原料要先加水粉磨 再脱水， 但结果是其蒸发水量仅仅只比 “干磨干 烧” 多出 7%。
电石渣成分均匀， 含钙量高， 是优质的水泥生 产原料， 用来代替石灰石生产水泥是用量最大、 利 用也最为彻底的方法， 且解决了化工生产厂家的后 顾之忧。 利用电石渣生产水泥经历了立窑、 湿法、 “湿磨干烧”、 预烘干 “干磨干烧” 等阶段， 在现阶
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段预烘干 “干磨干烧” 技术用于电石渣处理已经比 较成熟， 利用此技术的项目除山东 淄博 (1 200 t/d) 已经成功运行一年多外， 目前正在建设的尚有四川 德 阳 (1 500 t/d) 、 四 川 乐 山 (2 500 t/d) 、 云 南 南 磷 (1 200 t/d) 等多条生产线。
（5） 电 石 渣 中 的 Ca(OH)2 在 平 衡 分 解 压 力 为 101.33 kPa 下 的 分 解 温 度 为 575 ℃ ， 分 解 吸 热 1 160 kJ/kg； 而 石 灰 石 中 的 CaCO3 的 分 解 温 度 为 894 ℃， 分解吸热 1 660 kJ/kg [3]。 现有新型干法工艺 可以煅烧电石渣生料是不容置疑的， 但是否为最经 济的方式呢？
针对上述， 笔者提出一种利用电石渣煅烧水泥 熟料的新思路， 简而言之， 就是 “干磨湿烧”。
3 “干磨湿烧” 工艺流程简述
“干磨湿烧” 的主要特点是： 单独粉磨、 滤饼 直接入分解炉。 窑尾流程见图 1。
（1） 除电石渣外 的辅助原料 经配料后单 独粉 磨， 并可根据原料条件决定是否采用均化措施。
在电石法 PVC 的 生产过程中 ， 用来生 产 电 石 的原料是石灰石和焦碳， 品位均很高； 钙质在电石 水解得到乙炔气的过程中只是作为载体出现， 其本 身并没有消耗， 引入的杂质也极其有限。 这样在利 用电石渣配料时， 需要加入硅含量高的原料； 而硅 含量高的原料往往结晶硅含量高， 造成原料易磨性 差。 在 “干磨干烧” 工艺中， 采用立磨对配合料进 行烘干兼粉磨， 因为立磨烘干能力较强， 只有立磨 才 能 处 理 综 合 水 分 在 10%左 右 的 原 料 。 但 原 料 易 磨性差时， 往往又不推荐使用立磨。 烘干能力和粉 磨能力的矛盾， 让立磨在 “干磨干烧” 工艺中的使
另外还有一个现象： 电石渣滤饼在回转式烘干 机内翻滚后， 逐渐密实并形成球状， 获得一定的强 度， 需要重新破碎， 同 “湿磨干烧” 先加水再脱水 一样， 是否有违反工艺路线之嫌？
（3） 电石渣成分均匀， 只须烘干便可成为优质 的水泥钙质原料， 现预烘干 “干磨干烧” 工艺采用 立磨对配合料进行最终的烘干兼粉磨， 生料产量为 75 t/h 时， 立磨本身装机功率为 575 kW， 加上立磨 风 机 900 kW， 主 机 功 率 达 1 475 kW。 而 在 原 料 中 需要粉磨的硅铝质、 铁质及其它钙质原料仅占 40%， 即在 30 t/h 左右， 若选用球磨机对这部分物 料进行粉磨， 则只须选用一台 覫2.4 m×10 m 中卸烘 干磨便完全可以满足要求， 其主机功率仅为 570 kW （因 球 磨 机 风 机 功 率 较 小 ， 故 比 较 时 未 考 虑）。 两种方案主机功率差别竟达 905 kW， 产量为 45 t/h， 初水 分为 10%的粉料 的烘干、 混 合 要 占 用 905 kW 的装 机功率， 可 见采用立磨 粉磨以电石 渣 为主的原料并不节电。 随着化工行业科学技术的不 断进步， 电石渣干排技术日益成熟， 这为新型干法 生产水泥提供了捷径， 利用立磨粉磨电石渣生料浪 费电能的缺陷将更为突出。
（2） 电 石 渣 浆 采 用 机 械 脱 水 后 水 分 一 般 在 32%～35%范围内 波 动 ， 给 电 石 渣 的 输 送 、 储 存 和 准确配料均带来困难， “干磨干烧” 工艺为此采用 预烘干来解决这个难题。 随着在线水分测定仪的出 现， 这个难题有了更廉价的解决方案。 在线水分测 定仪是一种新型的非接触式物料水分在线检测设 备， 可用于工业生产过程中各种物料水分含量的在 线连续检测， 尤其适用于钢铁、 建材等行业对料 斗、 料仓中或各种输送机输送过程中的物料水分进 行在线连续检测， 并能输出控制信号以实现生产过 程的闭环自动控制。
0.6×35÷ (100-35) +0.4×5÷ (100-5) =0.344 t 带 入 水 分 中 的 99%在 预 烘 干 和 生 料 粉 磨 两 个 阶段内蒸发; “湿磨干烧” 则为：
27÷ (100-27) =0.370 t
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肖其中, 等： 利用电石渣生产水泥新思路
中图分类号: TQ172
文献标识码: B
文章编号: 1007－0389（2008）06－72-05
利用电石渣生产水泥新思路
肖其中, 周宏建, 崔冬梅 （合肥水泥研究设计院, 安徽 合肥 230051）
摘 要： 利用电石渣制水泥通常采用 “干磨干烧” 或 “湿磨干烧” 工艺， 通过对两种工艺过程的对比分析， 提出一种利用电 石渣生产水泥的新方法， 即 “干磨湿烧” 工艺。 该方法的主要特点是除电石渣外的其他原料单独粉磨； 电石渣滤饼直接入分 解炉。 该方法可以大幅度降低投资， 节约电耗、 热耗， 取得更好的经济效益。 关键词： 电石渣; 水泥; 干磨干烧； 湿磨干烧； 干磨湿烧 A new idea of producing cement with calcium carbide sludge Xiao Qizhong, Zhou Hongjian, Cui Dongmei (Hefei Cement Design and Research Institute, Hefei, Anhui, 230051) Abstract： There are two traditionary processes to produce cement with calcium carbide sludge,one is " dry grinding dry burning" , the other is " wet grinding dry burning" . By comparison, put forward a new method of " dry grinding wet burning" process to produce cement with calcium carbide sludge. The main point of the method is grinding all the materials respectively except calcium carbide sludge which was fed into the calciner directly. Using the method can reduce cost sharply, save power and heat consumption, gain a better benefit. Key words： calcium carbide slag; cement; dry grinding dry burning; wet grinding dry burning; dry grinding wet burning