电石渣生产水泥熟料的工艺

电石渣是乙炔法生产聚氯乙烯产生的工业废 渣， ２００５ 年我国电石渣的排放量超 过 １ ４００ 万ｔ， 历 年积存的电石渣量逾亿吨。随着电石渣的存量和年 排放量的增加， 长期堆放污染环境占用土地资源， 已 制约 ＰＶＣ 生产企业的可持续发展， 对电石渣的有效 利用日益迫切。电石渣其他应用技术的研究也取得 进展， 如代替石灰对火电厂烟气脱硫、用来生产硅钙 板和新型墙体材料、作为生产涂料的添加剂等， 但所 使用的电石渣量均较小， 难以消耗掉全部电石渣。
这种工艺在实际生产中存在以下问题。 （ １） 电石渣料饼黏附性强， 通过窑尾链条带时易 产生黏结堆积。 （ ２） 压滤机间歇式操作， 滤饼直接入窑， 无法保 证喂料均匀性， 引起窑热工制度流动， 严重时影响窑 的正常运转。 （ ３） 入窑料饼采用双管螺旋输送机喂料， 易产生 粘结； 且设备长期处于高温烟气中， 虽有保护套但运 行可靠性仍难保证， 影响窑的运转率。 这 种 工 艺 最 先 用 于 福 维 公 司 水 泥 厂 %２．５ ｍ／ ３．１ ｍ×７８ ｍ 湿 法 窑 的 改 造 。 目 前 投 产 和 在 建 的 有 ６００ ｔ／ｄ、８００ ｔ／ｄ、１ ３００ ｔ／ｄ 熟料等规模的生产线， ８００ ｔ／ｄ 熟 料 生 产 线 采 用 %４ ｍ×１４５ ｍ 回 转 窑 ， 年 产 熟 料 ２６ 万ｔ， 年 利 用 电 石 渣 约 二 十 六 万 吨 ； １ ３００ ｔ／ｄ 熟
先将电石渣浆通过压滤机压滤脱水成水的质量 分数为百分之三十五左右的料饼， 然后与石灰石等 其他原料一同配料， 采用烘干能力强的立式磨利用 窑尾废气对这种高湿生料进行烘干粉磨； 成品生料 经均化计量后进入新型干法预分解窑煅烧成水泥熟 料， 其工艺流程见图 ４。这种生产工艺采用先进的立 式粉磨和窑外分解窑煅烧等技术， 回转窑单位容积 产量高， 熟料烧成热耗低， 电石渣经过压滤机械脱水 装置少， 但电石渣配比不高， 一般为 １５％。
Ｒ２Ｏ
２－
ＳＯ４
Ｃｌ－
甲厂 ２５．３１ ４．２６ １．８４ ０．１３ ６７．６７ ０．４２
０．０２４
０．２０
０．０２
乙厂 ２５．２５ ４．１０ １．４５ ０．４８ ６７．６３ ０．１２
０．０３５
０．２５
０．０３
丙厂 ２４．０８ ２．７４ １．５６ ０．０７ ６９．８５ ０．９４
０．０２０
０．０５
０．０１
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中国氯碱
２００６ 年第 １２ 期
庞大。其他原料也加水粉磨， 每生产 １ ｔ 熟料需要多 消耗 ０．６ ｔ 水。
这种工艺由于窑尾设有二级预热器和分解炉， 可以通过调节分解炉用煤来适应滤饼水分的波动， 使入窑生料水分相对稳定； 对滤饼直接经破碎烘干 入窑， 喂料不匀引起的窑热工制度波动也有一定的 调节作用， 但不能完全消除这种影响。
１ 引言
电石与水通过下列消解反应生成乙炔气和电石 渣。
ＣａＣ２＋２Ｈ２Ｏ→Ｃ２Ｈ２↑＋Ｃａ（ ＯＨ） ２↓ 电石渣的化学成分见表 １， 生产过程中以湿基 排放， 其中水的质量分数为 ９０％～９２％， 经沉降池浓 缩后， 仍有 ７０％～８０％。每生产 １ ｔ 聚氯乙烯需要消耗
１．５ ｔ 电石， 每吨电石消解产生 １．２ ｔ 电石渣（ 干基） 。 电 石 渣 颗 粒 细 微 ， 大 部 分 粒 径 为 １０～１５ μｍ， （ 占 ６０％～８０％） ， ８８ μｍ 筛余物一般占 ３％～９％， 相对密 度较小， 黏附性强。
料 生 产 线 采 用 %４．６ ｍ×１６０ ｍ 回 转 窑 ， 年 产 熟 料 ４２ 万ｔ， 年 利 用 电 石渣约四十二万吨。 ２．２ 湿磨干烧工艺 ２．２．１ 湿磨－ 干法长窑煅烧
将成分基本稳定的电石渣浆与另外粉磨的校正 原料浆通过贮库调配成水的质量分数为百分之五十 五左右的生料料浆， 通过压滤机压滤脱水成水的质 量分数为 ３２％～３４％的料饼。料饼采用破碎烘干机破 碎， 烘干后由旋风收尘器收集入干法长窑煅烧成水 泥熟料， 破碎烘干机的热源为窑尾八百五十摄氏十 度左右的废气， 其工艺流程见图 ２。这种工艺电石渣 配比高， 一般全部代替石灰石， 但是它有与半湿法工 艺一样的缺点， 熟料烧成热耗高； 窑单位容积产量 低， 单机生产能力小， 不能大型化； 企业的规模效益
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包先法： 电石渣生产水泥熟料的工艺
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难以实现。校正原料须加水磨粉， 每生产 １ ｔ 熟料也 需要多消耗 ０．１５ ｔ 水。
这种工艺在实际生产中也存在以下问题。 （ １） 同半湿法工艺一样， 压滤机间歇式操作， 滤 饼直接经破碎烘干入窑， 无法保证喂料均匀性， 引起 窑热工制度波动， 严重时影响窑的正常运转。 （ ２） 窑内煅烧和窑尾烘干所需热量都由窑头喷 煤燃烧供给， 有时相互制约。窑内煅烧状况的变化影 响破碎烘干机的烘干效果使入窑生料水分波动， 而 入窑生料水分的波动又将影响窑正常的热工制度。 （ ３） 破碎烘干过程需要足够的时间， 否则烘干不 足将使入窑生料水分偏大和破碎烘干机出口废气偏 高， 正常生产时不应该采用喷水措施降低废气温度。 目 前 投 产 的 有 １ ０００ ｔ／ｄ 熟 料 的 生 产 线 ， 采 用 !４．３ ｍ×９６ ｍ 回转窑， 年产熟料 ３２ 万ｔ， 年利用电石
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中国氯碱 Ｃｈｉｎａ Ｃｈｌｏｒ－ Ａｌｋａｌｉ
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电石渣生产水泥熟料的工艺
包先法 （ 中国建材集团合肥水泥研究设计院， 安徽 合肥 ２３００５１）
摘 要： 电石渣是乙炔法生产聚氯乙烯产生的废渣， 利用电石渣生产水泥熟料是电石渣综合利用中用
我国水泥年产量超过 １０ 亿ｔ， 水泥工业石灰石 的消耗量巨大， 生产 １ ｔ 水泥熟料约需一千二百八十 公斤优质石灰石。
表 １ 表明电石渣完全可用做生产水泥熟料的钙 质原料， 充分利用电石渣能节省不可再生的石灰石 资源， 减少 ＣＯ２ 气体排放， 保护环境， 还可以减少几 十元的处理费用。
２ 电石渣生产水泥熟料的工艺进步
我 国 利 用 电 石 渣 生 产 水 泥 熟 料 始 于 ２０ 世 纪 ７０ 年代， 当时主要采用传统湿法窑生产， 随后出现 机立窑、立波尔窑， 还有小型五级旋风预热器窑。由 于生产工艺落后， 规模小， 能耗高， 生产成本高， 企业
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中国氯碱
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表１ 电石渣的化学成分
烧失量 ＳｉＯ２ Ａｌ２Ｏ３ Ｆｅ２Ｏ３ ＣａＯ ＭｇＯ
渣约三十二万吨。 ２．２．２ 湿磨－ 半干法预分解窑煅烧
将成分基本稳定的电石渣浆与另外粉磨的其他 组分料浆通过贮库调配成水的质量分数为百分之四 十左右的生料料浆， 或将含电石渣的配合原料一起 粉磨制成水的质量分数为百分之四十左右的生料料 浆， 通过压滤机压滤脱水成水的质量分数为 ２３％～ ２５％的料饼。料饼采用破碎烘干机破碎烘干后由旋 风收尘器收集入半干法预分解窑煅烧成水泥熟料， 破碎烘干机的热源为窑尾预热器出口 ６５０～７００ ℃的 废气， 其工艺流程见图 ３。这种生产工艺将湿法制备 的生料和预分解窑煅烧相结合， 回转窑单位容积产 量较高， 熟料烧成热耗比半湿法工艺大幅降低， 但系 统工艺流程复杂， 操作难度较大， 电石渣配比不高， 一般为 １５％， 而全部生料浆脱水造成机械脱水装置
电石渣配比不高制约这种工艺的发展， 带分解 炉的二级预热器出口废气温度限制了破碎烘干机 的入料水分。根据以前国内外湿法窑湿改干的经 验， 这种工艺预热器出口废气温度可以调节到 ７４０～７６０ ℃， 在窑 尾 回 灰 喂 入 破 碎 烘 干 机 而 减 少 入 窑生料量时， 允许生料中水的质量分数最高为 ２７％～２９％。对 电 石 渣 性 能 的研究表明， 电石渣的掺 入使生料浆脱水性能变差， 随着电石渣掺入量增加， 生料浆经压滤机压滤后的水分也越来越大。普通生 料浆压滤后滤饼中水的质量分数为 １５％～１８％， 纯电 石渣浆压滤饼中水的质量分数为百分之三十五左 右， 含电石渣 １５％的生料浆压滤后滤饼中水的质量
丁厂 ２２．９６ ４．３０ ２．５９ ０．３４ ６８．３６ ０．３４ ０．０６０ ０．０７ ０．００９
一般 ２４～２７ ２．２～５．０ １．５～３．０ ０．１～２．０ ６５～６９ ０．５～１．５ ０．０２～０．１５ ０．１～０．５ ０．０１～０．０３
经济效益差。随着水泥生产工艺的技术进步和对电 石渣研究的深入， 利用电石渣生产水泥熟料的工艺 也在不断进步， 目前国内利用电石渣生产水泥熟料 使用较多的工艺有以下几种。 ２．１ 半湿法工艺
Ｐｒ ｏｃｅｓｓ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ ｃｌｉｎｋｅｒ ｂｙ ｃａｒ ｂｉｄｅ ｓｌａｇ
ＢＡＯ Ｘｉａｎ－ ｆａ （Ｈｅｆｅｉ Ｃｅｍｅｎｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ＆ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｈｉｎａ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ Ｇｒｏｕｐ， Ｈｅｆｅｉ ２３００５１， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｃａｒｂｉｄｅ ｓｌａｇ ｉｓ ｔｈｅ ｗａｓｔｅ ｒｅｓｉｄｕｅ ｏｆ ＰＶＣ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｂｙ ａｃｅｔｙｌｅｎｅ ｍｅｔｈｏｄ． Ｃｅｍｅｎｔ ｃｌｉｎｋｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｂｙ ｃａｒｂｉｄｅ ｓｌａｇ ｉｓ ｍｅｔｈｏｄｓ ｗｉｔｈ ｆｕｌｌ， ｔｈｏｒｏｕｇｈ ａｎｄ ｗｅｌｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ． Ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ｅｃｏｎｏｍｙ ｗｅｒｅ ｒｅａｌｉｚｅｄ． Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｅａｃｈ ｃｅｍｅｎｔ ｃｌｉｎｋｅｒ ｐｒｏｃｅｓｓ ｂｙ ｃａｒｂｉｄｅ ｓｌａｇ ｉｎ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｓｅｄ． ｄｒｙ ｐｒｅｂａｋｉｎｇ， ｄｒｙ ｇｒｉｎｄｉｎｇ， ａｎｄ ｄｒｙ ｂｕｒｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｒｅ ｂｅｓｔ ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｃａｒｂｉｄｅ ｓｌａｇ ｃｅｍｅｎｔ； ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ； ｐｒｏｊｅｃｔ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ
分数为 ２３％～２５％。一般认为， 若使压滤后生料浆的 水 分 小 于 ２７％～２９％ ， 电 石 渣 的 掺 入 量 不 宜 超 过 ３０％。
目 前 投 产 和 即 将 投 产 的 有 １ ０００ ｔ／ｄ、２ ０００ ｔ／ｄ 熟 料 两 种 规模的生产线， １ ０００ ｔ／ｄ 熟料生 产 线 采 用 ’３．２ ｍ×５２ ｍ 回转窑， 年产熟料 ３０ 万ｔ， 年利用电石渣 约六万吨； ２ ０００ ｔ／ｄ 熟料生产线采用 ’４ ｍ×６０ ｍ 回转 窑， 年产熟料 ６０ 万ｔ， 年利用电石渣约十二万吨。 ２．３ 新型干法干磨干烧工艺 ２．３．１ 直接入磨干磨干烧工艺
量最大、最彻底、技术最成熟的方法。实现资源综合利用工艺方案发展循环经济。分析了国内各种利用
电石渣生产水泥熟料工艺的特点， 认为选择新型干法预烘干干磨干烧工艺是最具发展前途的工艺。
关键词： 电石渣水泥； 生产工艺； 方案选择
中图分类号： Ｔ１７２．４＋
文献标识码： Ｂ
文章编号： １００９－ １７８５（ ２００６） １２－ ００３５－ ０６
电石渣配比不高同样制约这种工艺的发展， 因为 当前立磨设备正常运行允 许 入 磨 风 温 低 于 ４５０ ℃， 从而限制了其烘干能力。根据理论计算， 电石渣配比 达到 ２０％是有可能的。其另一个缺点是滤饼直接入 磨， 喂料均匀性无法保证， 出磨生料成分容易波动。
将成分基本稳定的电石渣浆与另外粉磨的校正 原料浆通过贮库调配成水的质量分数约为百分之五 十五的生料料浆， 通过压滤机压滤脱水成水的质量 分数为 ３２％～３４％的料饼， 再送入湿法回转窑煅烧成
水泥熟料， 其工艺流程见图 １。这种工艺保留了传统 湿法工艺流程简单等特点， 电石渣配比高， 一般全部 代替石灰石， 由于增加了机械脱水装置， 使入窑生料 中水的质量分数为由 ５５％降到 ３２％～３４％， 熟料烧 成热耗有所降低。但传统湿法工艺的缺点没有根本 改变， 熟料烧成热耗仍然高； 窑单位容积产量低； 单 机生产能力小不能大型化； 企业的规模效益难以实 现。另外校正原料须加水粉磨， 每生产 １ ｔ 熟料需要 多消耗 ０．１５ ｔ 水。