电石渣资源化利用现状及新工艺简介

电石渣是煤基电石法生产聚氯乙烯过程中所产生的碱性固体废弃物，主要成分为Ca(OH)₂，呈强碱性，pH值＞12，一般含钙量在54%~72%（以CaO计），并含有少量的SiO₂、Al₂O₃、SO₃、Fe₂O₃等杂质。因富含钙元素，电石渣具有利用价值。

据统计，每生产1t聚氯乙烯要产生1.5~1.9t电石渣，2024年我国电石渣总产量3300万至3500万吨。由于受杂质含量较多及下游市场等因素的影响，电石渣综合利用率不高，通常采用填埋或堆存等方式处理，易造成地表和地下水污染，对生态环境造成较大破坏。

一、电石渣利用现状

目前，电石渣的资源化利用方式主要有用于生产建筑材料、环保材料、钙基化工产品等。

1、生产建筑材料

 （1）生产水泥和混凝土材料

电石渣可以替代普通硅酸盐水泥生产过程中的石灰石原料，电石渣含有的氢氧化钙物质能够提供碱源和钙源，与硅酸钠发生水合作用，最终生成耐水性较好的胶体物质硅酸钙。利用电石渣生产水泥的工艺方法主要有湿法和干法两种。从目前的市场情况看，水泥产能已供过于求，且因建设市场的萎缩需求量明显减少。近年来，电石渣利用领域逐渐扩展至混凝土粘结剂、地聚物碱活化剂、增强剂、凝胶剂等混凝土材料。然而，利用电石渣制成的混凝土材料如果长时间暴露在 会逐渐吸收空气中的二氧化碳而导致其机械强度下降及其他功能的丧失，成为限制电石渣在混凝土材料领域发展的主要制约因素。

（2）生产建筑砌块

电石渣浆具有较好的反应活性，浓缩后与煤渣、水泥等均匀混合后经成型可生产轻炉渣砖、加气混凝土砌块、石膏砌块等。电石渣替代生石灰生产传统的加压混凝土砌块时，存在提供热量不均匀的问题，导致料浆中发泡的增稠速率下降，使毛坯稳定性降低，最终导致粗坯失稳、预固化时间延长。因此，生产建筑砌块在电石渣资源化利用中占比较低。

（3）生产其他建筑材料

电石渣可以用作生产涂料的材料，但由于电石渣中含杂质较多，因此直接利用会严重影响涂料的质量与性能。在用于生产涂料时，一般首先需进行脱水和煅烧处理，然后再进行相应的除杂、脱色、去味等一系列深加工处理，最终制成涂料腻子原料，可与消泡剂、荧光增白剂和水混合用于墙体涂料。电石渣还可以与硅藻土混合生产硅酸钙隔热材料，与硅灰反应生产硅钙石，与一定比例的石英砂、长石、苏打、硼酸混合生产钠石灰玻璃等。但是，电石渣在建筑材料领域的应用占比较小，不适用于对电石渣的大宗量利用。    

2、用作环境治理材料

  （1）烟气脱硫

烟气脱硫的常规工艺是以石灰石或熟石灰为脱硫剂的钙法工艺，由于电石渣含有较多的钙，因此可以替代石灰石或熟石灰用作脱硫剂。

①干法脱硫

电石渣干法脱硫是将电石渣烘干研磨后替代石灰石粉送入循环流化床。电石受热分解所产生高活性CaO与二氧化硫发生反应生成CaSO₃，然后氧化成CaSO₄，从而实现脱硫目的。电石渣中氢氧化钙的分解温度为580℃，远低于石灰石（开始分解温度793℃）的分解温度，因此相比于用石灰石法脱硫，电石渣的脱硫效果更好。

②湿法脱硫

电石渣湿法脱硫是目前以电石渣为脱硫剂的主流脱硫工艺，该工艺是将电石渣与水混合研磨成浆，然后进入脱硫塔用作SO₂吸收剂。所生成的产物为硫酸钙和亚硫酸钙，所述亚硫酸钙经空气氧化后也转化为硫酸钙。

由于Ca(OH)₂在水中溶解度远高于CaCO₃，电石渣料浆中Ca²⁺浓度及OH^-离子浓度均远高于石灰石料浆，因此电石渣料浆对于SO₂的吸收效率更高，去除效果更好，因此将电石渣作为脱硫剂是一个较好的规模化利用方向。但在以电石渣为脱硫剂时，存在着石膏结晶速度快、晶体粒径小、脱水难度大等问题，因此需进一步对工艺和设备进行优化。

  （2）处理废水

电石渣在废水处理中具有中和、沉淀和絮凝等作用。电石渣为强碱性物质，因此可以作为中和剂处理酸性废水，同时还有使酸性废水中某些重金属离子（镉、铅、锌）转化为沉淀的能力。在污泥处理中，可以用电石渣替代石灰改善污泥的过滤性能。

3、生产钙基化工产品

  （1）生产氧化钙

电石渣中的主要成分Ca(OH)₂，在高温条件下失水形成CaO。因此可以采用煅烧的方法将电石渣转化为氧化钙产品。目前，利用电石渣制备高纯CaO的方法有煅烧法和干湿联合法。煅烧法产品纯度低，限制了其用途。干湿联合法是通过氯化铵浸出→过滤→碳化→结晶→分离→煅烧制得高纯氧化钙，但成本高且工艺复杂，生产过程有废水产生。

（2）生产碳酸钙

轻质碳酸钙是一种应用广泛的工业填料，主要用于塑料、造纸、橡胶和涂料等行业。国内轻质碳酸钙的产量约为300万吨，其中纳米碳酸钙产量约180万吨。随着环保政策的日益完善，大量的由石灰石生产重钙粉项目关停，因此一些企业利用电石渣生产轻质碳酸钙，以满足市场需要。该工艺是将电石渣与水搅拌成浆，制得石灰乳，乳液经筛分后送入碳化系统进行碳化，经碳化生成沉淀碳酸钙，再经脱水、干燥和粉碎制得成品轻质碳酸钙。

虽然轻质碳酸钙的市场需求大，能够大量消耗电石渣，但由于轻质碳酸钙的价格较低，通常在800元/吨左右，因此有电石渣生产轻质碳酸钙的经济性值得商榷。

（3）生产硫酸钙晶须

硫酸钙晶须是以单晶形式生长的纤维亚纳米硫酸钙材料，具有韧性好、耐高温、强度高、廉价等优点。电石渣制备硫酸钙晶须的工艺为：将电石渣经过煅烧转化为氧化钙，然后将氧化钙与助剂、水、浓硫酸反应制得硫酸钙晶须湿饼，煅烧硫酸钙晶须湿饼得硫酸钙晶须。

此外，电石渣还可用于制备环氧丙烷、氯化钙融雪剂等化工产品，但这些利用途径多因产品市场因素和工艺成熟性问题而未获工业应用。

综上所述，目前电石渣在建材领域因用量小，难以满足电石渣大宗量处理的需求，在钙基化工产品方面虽具备大宗消纳潜力，但受限于能耗、产品品质及经济性等因素，工业化应用程度有限。

二、电石渣资源化利用新工艺

针对我国电石渣资源化利用现状，为解决产品附加值低、经济性差等问题，南阳东方应用化工研究所开发出了由电石渣生产纳米轻质碳酸钙新工艺。

纳米碳酸钙广泛应用于橡胶、塑料、造纸、油墨等领域，2024年，我国纳米轻质碳酸钙产量约180万吨，符合国标的纳米轻质碳酸钙市场售价1850元/吨，市场潜力巨大。

1、产品方向及执行标准

纳米轻质碳酸钙：GB/T19590-2023

2、工艺过程

采用转化法工艺处理电石渣，使电石渣中所含钙转化为可溶性盐类进入液相，再经过滤收得钙盐溶液和浸渣。采用碳化法工艺处理钙盐溶液制得纳米轻质碳酸钙产品，处理过程有碳酸钙母液产生。进一步处理碳酸钙母液，收得转化剂溶液返回电石渣转化工序循环使用。

工艺过程基本无废水、废气产生。有少量的中性浸渣产生，主要成分为硅、铝，不含有害成分，按照一般工业固废进行处置。

3、主要经济技术指标

（1）有价元素浸出率与收得率

钙浸出率：≥90%，钙收得率：≥95%；

（2）生产成本

以某公司所产电石渣为例，化学组成：CaO 72.7%，Fe₂O₃ 0.2%，SiO₂ 3.8%，Al₂O₃ 3.3%。按每处理1000kg电石渣计。

主要生产成本构成为：

原、辅材料：442.5元；

能源动力：311元；

包装物：18元；

工资：50元；

设备折旧：45元；

税金及附加：97元；

合计963.5元。

（3）产品产量及销售收入

每处理1t电石渣，产出纳米轻质碳酸钙1170kg，单价1.85元/kg，销售收入2164.5元。

（4）利润

每处理1t电石渣，生产成本963.5元，销售收入2164.5元，利润1201元。

4、技术优势

本工艺钙资源转化率、收得率高，生产成本低；采用碳化法工艺生产碳酸钙既降低碳排放，又为纳米碳酸钙合成提供了关键原料，符合双碳发展目标。工艺过程无废水、废气产生，少量浸渣为一般工业固废，绿色环保。所得纳米轻质碳酸钙为高附加值产品，具有高白、高细、高活性等优良特征，市场前景广阔，经济效益可观。

三、结语

纵观国内电石渣资源化利用现状，报道较多的工艺为由电石渣生产氧化钙、氢氧化钙、脱硫剂、用作水泥生产原料或用于生产胶凝材料。虽然技术成熟，普遍存在的问题是经济性差，特别是生产胶凝材料还存在着产品耐久性有待验证等关键性技术问题，市场接受度低。由电石渣生产纳米轻质碳酸钙的成功研发，为电石渣的大宗量、效益化综合利用展示了广阔前景。