用电石渣代替生石灰与石灰石的研1

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1、用电石渣代替生石灰与石灰石的研究藏疆文 张群 王梅菊摘要本文从电石渣的理化性能、对烧结矿产质量的影响、烧结矿的矿物组成与显微结 构、烧结矿成本等方面研究了用电石渣代替生石灰与石灰石生产烧结矿的可行性，结果表 明，可以用电石渣代替部分或全部石灰石与生石灰。用电石渣代替石灰石时，原料成本变 化不大;用电石渣代替生石灰时，每配加 1t 电石渣，可降低烧结矿生产成本 62.40 元。1.引言我国电石主要用于生产乙炔，然后进一步用于生产聚氯乙烯(PVC)、醋酸乙烯、氯丁橡 胶、三氯乙烯、四氯乙烯、双氰胺等化工产品，以及用于金属加工业(切割焊接等)。我国 2004 年共消费电石540万t,其中:生产聚氯乙

2、烯消耗电石约340万t,生产醋酸乙烯等其它化工 产品消耗电石约100万t,金属加工业消耗电石约100万吨.电石渣是由电石加水生成乙炔气过程中产生的废渣，电石渣的主要成分是 Ca(OH)2 ， 它的化学反应式为CaC2十H2O=C2H2 + Ca(OH)2根据计算，每使用1t纯电石，大约要生成1.16t电石渣。仅2004年，我国就产生600 多万 t 电石渣。目前,对电石渣的利用主要有两个方面,一是用于建筑工业,如制水泥、煤 渣砖等;另一方面是用于环境治理，如酸性污水处理、污泥脱水、烟气脱硫等。通过这些途 径仅利用了部分电石渣，仍有大量电石渣未被利用。电石渣的大量堆放既占用了大量的土地 资源，又

3、污染了环境。因此，如何合理利用电石渣是一个待解决的问题。在生产烧结矿过程中，需在烧结料中配加碱性熔剂，其目的在于:(1)获得一定碱度烧结 矿，使高炉冶炼时不加或少加熔剂，以利于提高高炉冶炼强度，降低焦比;(2)在烧结过程中， 熔剂中的碱性物质CaO及MgO可以与矿粉中的酸性脉石Si02及AI2O3组成低熔点物质， 从而在燃料消耗较低的情况下，获得足够的液相以改善烧结矿的强度及冶金性能(还原性);(3) 烧结配加生石灰，可以改善混合料的成球性。目前，烧结生产过程中使用的碱性熔剂包括:白云石、石灰石及生石灰等。电石渣的主 要成分为Ca(OH)2，而生石灰加水反应后生成物的主要成分也为Ca(OH)2

4、;石灰石的主要化 学成分为CaCO3，纯石灰石的理论CaO含量为56%, CO为44%。因此，从 成分上看，可以用电石渣代替生石灰与石灰石生产烧结矿。与生石灰、石灰石相比，用电石渣作熔剂有如下优点:(1)电石渣是化工厂急需处理的废 渣，如能在生产烧结矿的过程中加以利用，则一方面可以避免电石渣占用大量土地，另一方 面可以解决电石渣对环境的污染;(2)电石渣的价格较低，可以降低烧结矿生产成本。为寻找电石渣对烧结生产的影响规律，我们开展了用电石渣代替生石灰与石灰石的研 究。2原料条件本次试验所用原料均取自生产现场，原料的化学成分见表1。由表1知，电石渣的CaO 含量较高， Si02 等杂质含量较低。

5、表 1 原料的化学成分名称TFeFeOCaOSi02MgOAI2O3SC烧失精矿63.7024.182.655.491.331.030.360生矿50.106.949.508.293.402.750.273.00杂料62.8322.383.835.791.392.500.270高炉返矿59.105.795.946.792.131.330.100.40石灰石0048.542.224. 690.02242.15白云石0032.421.1619.590.00945.63生石灰0075.153.521.440.700.06619.21电石渣0063.013.970.951.280.2230.60焦粉1

6、4.5240.883.020.58瓦斯灰24.454.536.172.442.700.4043.5444.023试验结果与分析3.1 烧结杯试验 本次研究进行了用电石渣代替石灰石与生石灰的烧结杯试验，该研究包括两部分 :一部 分为配比系列试验，先用电石渣代替石灰石，然后用电石渣逐渐代替生石灰，直至用电石渣 代替全部石灰石与生石灰，相应的电石渣配比分别为 0,2%,4%,6%,8%,10%,12.94%;另一部分 为水分系列试验。固定料层高度为440mm,铺底料重1.5 kg,约30mm厚;烧结矿碱度2.50 , MgO 3.50 %, TFe51. 0 % 。不同电石渣配比时的熔剂配比见表2

7、，试验结果分别见表3表5 。试验结果表明:(1) 在相同的电石渣配比下,随着混合料水分的增加,垂直烧结速度加快,利用系数提 高;但转鼓指数与成品率下降,固体燃耗升高。这是因为从表 3 可知,随着混合料 水分的增加,混合料制粒效果改善,从而改善了料柱透气性,因而垂直烧结速度加 快,利用系数提高。随着烧结速度加快,高温区保持时间缩短,液相快速冷却时内 应力增加及烧结矿结构中脆性玻璃质相增多,造成烧结矿强度下降,转鼓指数降低, 成品率下降,固体燃耗升高。表 2 不同电石渡配比时的溶剂配比电石渣024681012.94石灰石4.982.1200000生石灰887.575.874.182.480白云石5

8、.966.607.097.167.227.297.39总量18.9418.7218.6619.0319.4019.7720.33表 3 不同电石注配比的混合料粒度组成电石渣配比/%混合料水分/%混合料粒度组成/%平均粒度/mm10mm108mm8-5mm5-3mm.3 mm08.501.1325.2232.3641.283.6508.80.674.6243.5824.7826.354.7109.01.568.2344.7921.1624.265.0328.81.021.4420.3634.8142.373.5929.00.676.9626.3137.9328.134.3529.21.878.5

9、152.7418.1718.725.4149.101.4728.3236.2833.933.9349.303.9444.1628.9122.994.7349.60.323.5361.1416.3818.645.2669.40.771.3625.2730.1242.493.6969.61.144.1539.1426.9428.644.5569.81.56744.4225.6121.415.0389.700.6223.3531.3044.733.50810.00.523.5243.8226.4425.704.67810.32.0711.2546.3119.4720.905.341010.00.93

10、1.1122.2930.8344.843.561010.303.0438.9832.2225.774.481010.62.2212.4842.1619.5523.595.2412.9410.400.7326.5032.9739.803.7012.9410.61.84.0340.6831.4222.064.7912.9410.81.147.2347.0825.6718.885.15表 4 烧结杯实验结果电石渣 配比 /%混合料水分/%垂速/mmmin-1利用系数/t.(m2.h)-1成品率/%转鼓指 数/%固体燃 耗/Kg.t-3氧化铁/%S/%08.528.482.0882.9766.3354

11、.159.660.04708.829.332.1981.5665.0055.299.770.04809.030.342.2378.8063.6757.569.710.06528.829.142.0381.7367.3354.859.760.04129.030.342.1180.8564.3355.339.520.06129.231.062.1878.1862.6257.369.640.05849.128.912.1383.0066.0054.159.520.04849.330.082.1679.9364.3355.649.610.04949.631.252.2279.4964.0056.139

12、.580.03769.429.492.1382.7967.3354.289.260.04869.630.702.1781.3863.6755.219.520.04969.830.882.2379.9561.0056.169.620.05189.729.332.0583.1768.0055.249.260.050810.030.082.1480.3264.3355.589.390.045810.330.732.2279.3562.3356.319.900.0521010.029.272.0182.6266.3354.449.900.0471010.330.342.1280.7764.3355.7

13、29.770.0541010.631.432.1478.5160.6757.309.520.05412.9410.429.592.0682.0667.0054.759.900.04712.9410.630.412.0880.8965.0055.019.970.03712.9410.830.72.1379.9464.0055.679.840.048表 5 烧结矿的冶金性能电石渣 配比/%900 C还原性/%500 C低温还原粉化性能/%RDI+6.3RDI 十 3.15RDI-0.5091.3688.695.61.2692.6988.095.40.812.9492.8587.495.61.0(2

14、) 随着电石渣配比的增加，混合料适宜水分逐步提高。这是因为电石渣有很强的亲水 性，未经脱 水的电石渣水分高达 90%以上。从表 4 可知，电石渣配比分 别为 0,2%,4%,6%,8%,10%,12.94%时，混合料适宜水分分别为 8.8%,9.0%,9 .3%,9.6%,10.0%,10.3%、 10.6%。(3) 由表 3 可知，在不同电石渣配比下，混合料制粒效果变化不大，从而造成垂直烧结 速度与利用系数变化不大。另外，由岩相分析可知，不同电石渣配比的烧结矿的显微结构与 矿物组成变化不大，因而烧结矿转鼓指数、成品率、固体燃耗变化不大。(4) 从表5 可以看出，配加电石渣对烧结矿的还原性与低

15、温还原粉化性能没有影响。3.2烧结矿的矿物组成与显微结构本次研究分别观察电石渣配比为 0,6%,12.94%的烧结矿的显微结构与矿物组成，岩相分 析表明，不同电石渣配比的烧结矿的显微结构与矿物组成变化不大。显微结构特点介绍如下:主要由铁酸钙起粘结作用，铁酸钙多为针状、树枝状、柱状、熔蚀状，与Fe304形成共 晶结构。硅酸二钙以纺锤状、蠕虫状、粗针状密布整个烧结矿中，部分与Fe304形成共晶结 构，硅酸盐液相渣只分布4经济效益分析由前面的分析可知，用电石渣代替石灰石与生石灰对烧结指标、烧结矿化学成分与冶金 性能没有影响，而由于电石渣价格较低，配加电石渣将对烧结矿成本有一定影响，下面将讨 论配加电

16、石渣对烧结 原料成本的影响。烧结原料成本评估是以生产 1t 烧结矿所需各种原料的配比为基础。本次计算采用的有 关参数为:烧结矿碱度2.5 , Mg03.5% , TFe51.0%。各种原料的价格分别为:精矿278.12元t, 生矿125元/t，除尘灰50元t,白云石96.5元t,石灰石58元/t,生石灰173元t,球团返 矿200元t,氧化铁皮120元/t,干污泥50元t,硫酸渣110元t,瓦斯灰50元/t,焦粉130 元/t,以上价格没有包括原料加工费。电石渣仅需支付运费与倒运费，按45元/t计。不同电石渣配比的烧结原料成本见表 6，由表 2、表 6 可知:(1)用电石渣代替石灰石时， 原料

17、成本变化不大;(2)用电石渣代替生石灰时，每配加 1%电石渣，烧结原料成本降低 0.82 元t烧结矿，也就是每代替1%生石灰，烧结原料成本降低0.96元t烧结矿。表 6 不同电石渣配比的烧结原料成本电石渣配024681012. 94比/%吨烧结矿215.78215.80215.41213-81212.19210.56208.16成本/元经计算可得，用电石渣代替生石灰时，每配加 1t 电石渣可降低烧结矿生产成本 62.40 元;某化工厂每年可提供3万t电石渣，若用其代替生石灰，则每年可产生直接经济效益187.2 万元。5 结论(1) 该研究的成功，为合理利用电石渣开辟了一条新途径，一方面可以避免

18、电石渣占用 大量土地，另一方面因烧结生产中生石灰与石灰石的用量较大，可以彻底解决电石渣对环境 的污染。(2) 随着电石渣配比的增加， 混合料适宜水分逐步提高， 电 石渣 配比分别为 0.2%,4%,6%,8%,10%,12.94%时混合料适宜水分分别为8.8%,9.0%. 9.3%,9.6%,10 .0%, 10 .3%, 10.6%。(3) 用电石渣代替石灰石与生石灰对烧结指标、烧结矿化学成分与冶金性能没有影响。(4) 用电石渣代替石灰石时，原料成本变化不大。(5) 用电石渣代替生石灰时，每配加1%电石渣，烧结原料成本降低0.82元t烧结矿， 也就是每代替1%生石灰，烧结原料成本降低0.%元/t烧结矿。(6) 某化工厂每年可提供3万t电石渣，若用其代替生石灰，则每年可产生直接经济效益 187.2 万元。(7) 电石渣水分高，黏结性强，易结块，在输送过程中易粘附料仓壁等，因此，应尽量 降 低 电 石 渣 的 水 分 ， 减 少 因 为 水 分 高 而 对 生 产 带 来 的 不 利 影 响 。