電石渣是電石法聚氯乙烯（polyvinylchloride，簡(jiǎn)稱PVC）生產(chǎn)過(guò)程中電石水解反應(yīng)的副產(chǎn)物。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的PVC工業(yè)保持著快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭，生產(chǎn)裝置能力不斷擴(kuò)大，裝置規(guī)模日趨擴(kuò)大，結(jié)構(gòu)更加合理，工藝技術(shù)水平不斷提高。目前我國(guó)生產(chǎn)PVC樹(shù)脂的原料有70%以上來(lái)自電石，因電石法PVC生產(chǎn)的發(fā)展，電石渣的排放量也逐漸增多，給環(huán)境帶來(lái)的壓力日益加劇。利用新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)，將電石渣用于生產(chǎn)水泥熟料是大量處理電石渣的有效途徑，但電石渣的特性對(duì)水泥生產(chǎn)過(guò)程有較大的影響，特別是對(duì)水泥生料制備和熟料燒成的影響很大，怎樣針對(duì)這些特性合理有效地配置水泥生產(chǎn)系統(tǒng)是此項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵。

 

　　電石渣的基本特性主要包括電石渣脫水性能、電石渣的粒度、容重、熱特性、燒結(jié)性能等重要的物理特性和化學(xué)特性，其具體的特性要點(diǎn)已有文獻(xiàn)進(jìn)行了較為詳細(xì)的描述[1]。這些特性對(duì)輸送、脫水、烘干、儲(chǔ)存、計(jì)量等環(huán)節(jié)都存在較大的影響，每個(gè)工藝環(huán)節(jié)都會(huì)對(duì)生料的質(zhì)量造成較大的影響。本文將重點(diǎn)探討利用電石渣生產(chǎn)水泥熟料的生料制備工藝。

 

　　1 電石渣預(yù)處理工藝

   

　　電石渣的預(yù)處理系統(tǒng)一般包括初級(jí)脫水系統(tǒng)、電石渣機(jī)械脫水系統(tǒng)、電石渣濾餅輸送系統(tǒng)、電石渣烘干及集塵系統(tǒng)、電石渣干粉儲(chǔ)存等不同的階段。電石渣的特性對(duì)預(yù)處理過(guò)程中各個(gè)階段均有不同程度的影響。

 

　　1.1 初級(jí)脫水系統(tǒng)

   

　　電石濕法乙炔工藝產(chǎn)生的大量的電石渣漿體的固含量較低，水分含量約85%～95%左右[2]，在初步的脫水工藝中，一般采用自然沉降的方式進(jìn)行處理，然后進(jìn)入機(jī)械脫水系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)自然沉降后，電石渣漿體的固含量會(huì)上升，水分含量一般約為70%～80%左右，不同工廠的電石渣其保水性不同，經(jīng)過(guò)濃縮后的電石渣漿體水分含量也不相同。

 

　　1.2 機(jī)械脫水系統(tǒng)

   

　　電石渣機(jī)械脫水方式較多，由于其具有良好的保水性，目前一般采用板框壓濾機(jī)對(duì)電石渣脫水，當(dāng)壓濾系統(tǒng)控制較好時(shí)，電石渣濾餅可以獲得較低的水分，而且水分比較穩(wěn)定，對(duì)后續(xù)的輸送及烘干過(guò)程均有利；當(dāng)壓濾系統(tǒng)控制較差時(shí)，電石渣的水分波動(dòng)較大，而且水分較高，對(duì)后續(xù)的輸送及烘干過(guò)程均不利。

 

　　在電石渣的烘干過(guò)程中需要電石渣濾餅均勻喂料，因此要求電石渣濾餅卸料穩(wěn)定、水分穩(wěn)定，板框壓濾機(jī)的工作過(guò)程是間歇操作，因此需要多臺(tái)壓濾機(jī)組合形成一個(gè)工作單元進(jìn)行循環(huán)來(lái)滿足電石渣濾餅的連續(xù)穩(wěn)定下料。目前一個(gè)壓濾操作單元一般采用的壓濾機(jī)臺(tái)數(shù)為5臺(tái)或6臺(tái)，也有極少數(shù)的生產(chǎn)廠家選擇4臺(tái)或7臺(tái)。多種選擇的不同是由于板框壓濾機(jī)的故障率較高，需要經(jīng)常檢修，備用臺(tái)數(shù)不同造成的。一般情況下選擇5臺(tái)壓濾機(jī)作為一個(gè)操作單元，這需要較高的操作水平以滿足生產(chǎn)要求。目前也有不少化工生產(chǎn)企業(yè)增加到6臺(tái)甚至7臺(tái)，增加了備用壓濾機(jī)的數(shù)量，同時(shí)提高了壓濾時(shí)間，獲得水分較低的濾餅，有利于后續(xù)的輸送和烘干過(guò)程。也有少數(shù)生產(chǎn)廠家選擇4臺(tái)壓濾機(jī)作為一個(gè)操作單元，但實(shí)際效果并不理想。

 

    　經(jīng)過(guò)壓濾后的電石渣濾餅水分大幅度降低，由于每個(gè)工廠電石渣特性的差異，最終的電石渣濾餅的含水量也有一定的差別，一般情況下濾餅的水分降低到約35%～38%，也有極少數(shù)企業(yè)的電石渣濾餅水分達(dá)到25%。

 

　1.3 電石渣濾餅輸送系統(tǒng)

   

　　經(jīng)過(guò)壓濾后的電石渣需要輸送進(jìn)入電石渣烘干系統(tǒng)，對(duì)于距離較短的情況可以采用鏈板式輸送機(jī)輸送。目前也出現(xiàn)了采用管道泵送電石渣，其優(yōu)點(diǎn)比較明顯，但其故障率較高，使用效果不太理想。因此對(duì)電石渣濾餅的輸送一般仍然采用皮帶機(jī)輸送，在輸送過(guò)程中，需要對(duì)皮帶的選擇和輸送角度進(jìn)行慎重選擇，對(duì)皮帶機(jī)的選擇與普通的皮帶輸送機(jī)選擇方式有所不同，在選擇的過(guò)程中要兼顧皮帶機(jī)的輸送能力和物料撒落等問(wèn)題。

 

　　1.4 電石渣烘干系統(tǒng)

   

　　電石渣烘干系統(tǒng)隨著生產(chǎn)工藝的不同，對(duì)其選擇也不同。當(dāng)電石渣的使用量較小，對(duì)石灰石的替代率在15％以下時(shí)，將其直接喂入生料磨就可以滿足烘干要求。當(dāng)電石渣利用的規(guī)模擴(kuò)大，則需要預(yù)先烘干。目前采用的烘干裝置主要有兩種：回轉(zhuǎn)式烘干機(jī)、錘式烘干破碎機(jī)。

 

    　回轉(zhuǎn)式烘干機(jī)是一種傳統(tǒng)的烘干方式，其優(yōu)缺點(diǎn)比較明顯。

 

    　其優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在：

   

?。?）電石渣烘干系統(tǒng)與水泥熟料燒成系統(tǒng)相互獨(dú)立，相互之間不受明顯干擾，對(duì)電石渣的喂料量和水分的波動(dòng)變化更適應(yīng)；

 

    （2）回轉(zhuǎn)式烘干機(jī)操作簡(jiǎn)便，操作方式非常成熟。

 

   　其缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在：

   

　（1）熱效率較低，綜合熱耗增加；

 

    （2）需要建立單獨(dú)的廢氣處理系統(tǒng)，增加了設(shè)備投資和相應(yīng)的土建投資；

 

    （3）烘干的終水分不能滿足生料的要求，一般只能將電石渣的水分烘干到10％～15％，還需要進(jìn)行第二次烘干，增加了電石渣干粉落地中轉(zhuǎn)的次數(shù)，對(duì)環(huán)保不利；

 

    （4）占地面積較大；

 

    （5）烘干過(guò)程發(fā)生粘結(jié)，在生料制備中需要再次粉磨。

 

    　錘式烘干破碎機(jī)是專門(mén)針對(duì)高水分的粘濕物料、濾餅等軟而磨蝕性物料而開(kāi)發(fā)，當(dāng)使用錘式烘干破碎機(jī)時(shí)，一般與窯尾預(yù)分解系統(tǒng)相結(jié)合，采用窯尾排出的高溫?zé)煔庾鳛楹娓傻臒嵩矗A(yù)熱器的級(jí)數(shù)則根據(jù)烘干對(duì)煙氣溫度的要求進(jìn)行調(diào)整，一般設(shè)計(jì)為兩級(jí)，預(yù)分解系統(tǒng)與烘干系統(tǒng)使用同一套廢氣處理系統(tǒng)。在我國(guó)首先應(yīng)用在濕磨干燒生產(chǎn)線，目前技術(shù)也已經(jīng)成熟，但其優(yōu)缺點(diǎn)也比較明顯。

 

   　 其優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在：

 

    （1）系統(tǒng)熱利用效率較高，預(yù)分解系統(tǒng)發(fā)生結(jié)皮堵塞的幾率大幅度降低；

 

    （2）減少了一套廢氣處理裝置，節(jié)省了固定投資；

 

    （3）烘干效果較好，成品的水分含量很低，一般約1%，可以達(dá)到生料的要求；

 

    （4）系統(tǒng)的占地面積較小。

 

    　其缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在：

   

?。?）對(duì)烘干破碎機(jī)的操作要求較高，要求喂料比較均勻，水分比較穩(wěn)定，要求上游的壓濾車(chē)間工作比較穩(wěn)定；

 

    （2）系統(tǒng)與窯系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，當(dāng)烘干系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)會(huì)同時(shí)影響窯系統(tǒng)，但從目前的濕磨干燒運(yùn)行系統(tǒng)看，該問(wèn)題已經(jīng)得到了良好解決。

 

　　1.5 電石渣集塵系統(tǒng)

   

　　電石渣顆粒較小，比重較輕，在空氣中容易飛揚(yáng)，給集塵帶來(lái)了困難。電石渣經(jīng)過(guò)烘干后的集塵系統(tǒng)一般采用兩級(jí)收塵的方式：首先采用旋風(fēng)收塵器進(jìn)行初步集塵，然后采用袋收塵器或者電收塵器進(jìn)行收塵。

 

　　在集塵系統(tǒng)中，初級(jí)旋風(fēng)收塵系統(tǒng)變化較小，但第二級(jí)收塵系統(tǒng)與電石渣的烘干方式有關(guān)，當(dāng)采用錘式烘干破碎機(jī)烘干時(shí)，煙氣中的水蒸氣含量很高（高達(dá)38%），普通的袋收塵器難以滿足運(yùn)行要求，一般采用5電場(chǎng)的電收塵器收塵。

 

　　2 生料配料工藝

 

　　2.1 電石渣粒度變化對(duì)生料制備系統(tǒng)工藝的影響

   

　　電石渣的原始粒度較細(xì)，滿足生料對(duì)細(xì)度的要求，但是在烘干的過(guò)程中，顆粒之間發(fā)生聚結(jié)現(xiàn)象，造成烘干后的電石渣粒度較粗，不再滿足生料對(duì)粒度的要求，因此需要對(duì)電石渣再次進(jìn)行粉碎。

 

    　當(dāng)采用烘干破碎機(jī)烘干電石渣時(shí)，解決烘干后的電石渣粒度較粗的問(wèn)題可以從兩方面去進(jìn)行：第一，可以將電石渣重新投入生料磨中完成粉磨，同時(shí)完成與其它物料組分的初步混合；第二，在烘干的過(guò)程中進(jìn)行分選，粗粉返回烘干破碎機(jī)循環(huán)，細(xì)粉則作為產(chǎn)品收集，與其它物料的混合則采用其它的混合方式。

 

    　從電石渣的細(xì)度對(duì)生料易燒性的影響試驗(yàn)中可以知道，當(dāng)其細(xì)度滿足生料要求時(shí)，不再需要粉磨，可以直接參與生料配料。

 

　　2.2 電石渣的流動(dòng)性對(duì)儲(chǔ)存及計(jì)量系統(tǒng)的影響

   

　　電石渣經(jīng)過(guò)干燥后具有良好的流動(dòng)性，同時(shí)粒子之間的粘附力較強(qiáng)，在儲(chǔ)庫(kù)內(nèi)容易壓實(shí)，給穩(wěn)定卸料帶來(lái)了困難。當(dāng)儲(chǔ)庫(kù)內(nèi)的料位太高時(shí)，下層的電石渣被壓實(shí)，卸料比較困難，如果使用壓縮空氣時(shí)則一涌而出，不能穩(wěn)定卸料；當(dāng)儲(chǔ)庫(kù)內(nèi)的料位太低時(shí)，電石渣沒(méi)有經(jīng)過(guò)壓實(shí)，其流動(dòng)性得不到控制，卸料時(shí)一涌而出，無(wú)法控制。因此電石渣儲(chǔ)存需要選擇一個(gè)合適的儲(chǔ)庫(kù)，保證其卸料的穩(wěn)定。

 

    　電石渣在生料中的比例很大，對(duì)其計(jì)量準(zhǔn)確對(duì)生料的質(zhì)量穩(wěn)定影響很大，在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中必須選擇計(jì)量能力大、精度高、揚(yáng)塵小的計(jì)量裝置，傳統(tǒng)的皮帶秤計(jì)量方式在實(shí)際生產(chǎn)中并不合適。另外物料卸料的不穩(wěn)定給配料的準(zhǔn)確計(jì)量造成很大的困難，使生料質(zhì)量波動(dòng)太大，工況難以穩(wěn)定，熟料的質(zhì)量也得不到保證。

 

　　2.3 電石渣特性對(duì)輸送系統(tǒng)的影響

   

　　電石渣干粉顆粒細(xì)小，容重較低（約0.6 t/m3），粉體的基本特性也與石灰石生料有一定的差別。其輸送方式和輸送裝置都需要根據(jù)電石渣的特性來(lái)設(shè)計(jì)，不能套用傳統(tǒng)的生料輸送方式。電石渣粉體流動(dòng)性良好，采用傳統(tǒng)的皮帶輸送裝置不能滿足輸送量的要求，而且揚(yáng)塵太大，電石渣較低的容重要求輸送裝置的規(guī)格較大。

 

　　2.4 電石渣生料配料率值的選擇

   

　　利用電石渣作為鈣質(zhì)原料煅燒水泥熟料的配料率值與常規(guī)配料率值基本一致，一般為：KH=0.9±

0.02，SM=2.6±0.1，IM=1.6±0.1。

 

　　2.5 生料均化方式

   

　　新型干法生產(chǎn)工藝中要求生料具有良好的均勻性， 生料的均勻性直接關(guān)系到系統(tǒng)的穩(wěn)定性和熟料的質(zhì)量。生料均化一般分為兩步進(jìn)行，目前的常規(guī)生產(chǎn)線中的第一步均化過(guò)程發(fā)生在生料粉磨過(guò)程中，第二步在生料均化庫(kù)內(nèi)進(jìn)行。

 

    　在電石渣制水泥生產(chǎn)線中，生料均化方式與生料的配置過(guò)程有關(guān)。當(dāng)烘干的電石渣干粉細(xì)度不滿足生料的細(xì)度要求時(shí)，需要進(jìn)行粉磨，則電石渣可以和其它各組分物料在粉磨系統(tǒng)內(nèi)完成初步均化過(guò)程，這與利用石灰石作為鈣質(zhì)原料時(shí)的生料制備工藝是一致的。

　

    　當(dāng)電石渣的細(xì)度滿足生料的要求時(shí)，則不再需要進(jìn)入生料粉磨系統(tǒng)，在生料磨中只需要粉磨其它經(jīng)過(guò)配料后的各組分物料，然后與經(jīng)過(guò)配料的電石渣在混料機(jī)中進(jìn)行混合，完成第一步均化過(guò)程，然后在生料均化庫(kù)內(nèi)完成第二步均化過(guò)程，得到生料成品。

 

　　3 結(jié)束語(yǔ)

   

　　利用電石渣替代石灰石制備合格的水泥生料，必須采用科學(xué)的預(yù)處理工藝和配料工藝，這兩點(diǎn)離不開(kāi)對(duì)電石渣特性的深入研究，也決定著電石渣代替石灰石生產(chǎn)水泥熟料項(xiàng)目的成敗。