电石废渣生产绿色低碳水泥

电石废渣生产绿色低碳水泥

发表时间：2018-05-31T09:50:07.827Z 来源：《基层建设》2018年第10期作者：安延生[导读] 摘要：中国是水泥产量较多的国家，生产能力为30亿吨/年，在2012年的时候生产能力是22.5亿吨/年，95%的以石灰石作为主要原料用来生产水泥，以电石渣为原料进行生产是PVC生产行业循环经济中重要的一环。

河南省济源市济源中联水泥有限公司河南济源 459010 摘要：中国是水泥产量较多的国家，生产能力为30亿吨/年，在2012年的时候生产能力是22.5亿吨/年，95%的以石灰石作为主要原料用来生产水泥，以电石渣为原料进行生产是PVC生产行业循环经济中重要的一环。2012年国内PVC产量达到1315万吨，2011年全年产量增长20万吨。聚氯乙烯生产采用电石法生产的总产量达到1025万吨。根据电石法测定PVC的生产工艺，每吨PVC生产将产生1.6吨的电石

渣，预计中国每年将生产1600万吨电石渣。如果全部用于水泥生产，年产量约为1600万吨水泥或以上，超过水泥总产量的0.007%。电石渣生产绿色低碳水泥对我国建材工业和化工行业不仅可以节能减排，对环境保护和资源的综合利用也创造了广阔的前景。

关键词：工业废渣；低碳；水泥；电石渣

1前言

目前国内外水泥生产原料为石灰石，水泥的化学成分主要集中在SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、SO3、Cl等。不断发展的国内电石法PVC生产，使电石渣替代石灰石水泥生产逐渐成为主流，尤其是新型干法水泥技术和设备的发展，为发展水泥反应用水量提供技术支持，只有大约20%的湿法乙炔产生电石渣水，直到电石渣浆的生产结束。同时，由于低含水率的电石渣，使得新型干法水泥技术的发展为电石渣提供了条件，先后许多关键技术研究和开发机构和企业专注于研发，也暴露了许多方法在文献中，如干的电石渣替代100%天然钙质原料生产水泥熟料工艺方法，电石渣为主要原料，采用生产水泥熟料窑外分解的方法，电石渣为71.8～77.8%，砂岩为8%～12%和1.5～2.5%的硫酸渣、粉煤灰为11.2～15.2%，和100%的电石渣取代自然钙质原料生产水泥熟料的方法解决了低剂量的电石渣的问题。然而，电石渣是生产水泥熟料的优质原料，在电石渣形成的过程中产生的石灰石渣、灰渣、电石粉煤灰和一系列的钙渣，如果不匹配脱除，还会造成一定的环境污染；其次，当砂岩为8%-12%时，它是一种高硅成分。由于分解砂岩结晶SiO2的难度较大，造成煤耗高，产量和质量会降低，而化学反应的问题将会导致煅烧过程更加困难。第三，在生产过程中，不同的方法会导致预热器出口废气温度过高，导致系统结皮，产生故障较多。

2新型干法电石渣制水泥发展历程

2.1.100%电石渣制水泥的研发过程

1）电石砂浆90%为水，通过增稠剂浓缩成70%的水成分。再压滤为37%的水分，放入窑尾串联的烘干破碎机，将含37%水分的生料饼打碎烘干入窑煅烧。此方法不需要设置专用的烘干机烘干，节约了场地、利用了窑尾余热，而且更干净、更环保。 2）电石渣含有石灰石的杂质、煤的灰份、焦炭、兰炭等杂质，此外由于乙炔发生后清洗乙炔而使用的次钠液虽将硫、磷等杂质清洗掉，但废液的再次使用便使有害成分残存在电石渣中，所含的元素有：Cl、S、F、P、K、Na、As等有害成分，有害成分的存在使物料的粘附力、腐蚀性增强，在窑内高温煅烧遇到冷空气或窑尾温度降为600℃以下时，它们由气体转变成固体粘结在窑尾：烟室、分解炉缩口、预热器入口、下料管、废气管、高温风机叶轮，影响窑的运转率。新疆天业通过技术改进，采用低温煅烧技术使运转率有50%上升为80%，能耗全面大幅度下降，熟料强度大幅度提升。

2.2分解炉改造

电石渣水泥的原理与石灰石水泥相反。石灰石的比重是电石渣的两倍，废渣的残余物接近一半，而窑尾的过剩空气系数（O2含量）为9.0～11.0%。通过对窑分解炉进行改造，运行结果显示未发生预热器结皮、堵塞现象，分解炉缩口风压从-450Pa降为-250Pa，每小时可节电70kw/h，操作人员的劳动强度明显降低，由每2个小时清理一次，改为8个小时清理一次，安全得到了保证。

2.3有害成分去除改造

电石渣制水泥存在废渣数量大、种类多，氯离子、纳、钾、硫含量高等难题。电石渣由于氯根的存在，会严重影响分解炉缩口结皮，导致生产不能正常，现有技术中都是采用除去氯离子，为减少窑预热器系统内挥发成分的数量，设置旁路放风设备解决这一技术难题，将多余的氯离子清除掉，但工业运行实践证明除氯将增加煅烧热耗，降低熟料强度，使低温煅烧又回到高温煅烧，熟料中的氯离子含量＞0.040%，降为＜0.020%；强度由 60MPa 降为50MPa。为解决这一技术难题创造性的利用氯根低温煅烧，使硅酸盐熟料中带有微量的氯酸盐矿物，在水泥中起到酸性激发剂作用，使水泥混凝土微膨胀，克服了掺加混合材水泥混凝土收缩比增大，强度下降的缺点。同时，克服了粉磨水泥不能多加粉煤灰的缺点，由于氯酸盐的存在激发了粉煤灰的活性，使其标号下降慢。氯根作为矿化剂，大幅度降低液相粘度、烧成温度降低、并加速C3S形成，使C3S结晶形成细小，使熟料分子间的缺陷增大，与各种混合材的化学反应增强。

3.3水泥生产利润多元化

煅烧是水泥生产的必要过程，此过程需要大量的原料加热，此外，水泥粉磨磨则需要大量的电力消耗。近年来，随着国内煤炭发电和劳动力成本上升，水泥产品毛利率下降。财政补贴收入是水泥企业利润的重要来源，固体废物的增值税退税实质上是水泥企业的利润来源之一。余热利用产生了四分之一的利润，依靠水泥工业向下游产业延伸是水泥企业发展的方向，而利润来源的多元化是水泥发展的趋势。 4未来电石渣水泥发展建议

电石渣的主要成分是Ca（OH）2，俗称熟石灰是酸性氧化物吸附剂，用于工业锅炉脱硫，还可以吸收有害物质，如氯、氟、磷、氮、与城市垃圾，其更环保、安全，所以电石渣制水泥生产线也可以处理城市废弃物（垃圾占30%），对于环境保护，电石渣制水泥算是低碳绿色产品。作为对低碳经济发展的回应，中国水泥行业节能减排的重点将更加集中于替代原材料和燃料的使用，合理增加水泥窑废渣，处理城市垃圾和污泥，融入城市循环经济的发展。

5结束语

水泥行业未来的发展方向是有效的低能耗和大规模的水泥生产技术和设备，同时，水泥技术的清洁生产、节能减排技术是水泥行业的发展方向。近年来，工业废渣、低品位矿石、尾矿和国内垃圾技术的协调处理技术逐渐发展起来。“国家十二五发展规划”也强调了伴生矿和尾矿综合利用，提高资源综合利用水平，促进工业固体废物利用的大部分，按照循环经济规划的要求，建设和改造的各种类型的工业园区，实现土地集约利用、废物交换利用、能量梯级利用。