用電石渣代替生石灰與石灰石的研究藏疆文張群王梅菊摘要本文從電石渣的理化性能、對(duì)燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量的影響、燒結(jié)礦的礦物組成與顯微結(jié)構(gòu)、燒結(jié)礦成本等方面研究了用電石渣代替生石灰與石灰石生產(chǎn)燒結(jié)礦的可行性，結(jié)果表明，可以用電石渣代替部分或全部石灰石與生石灰。用電石渣代替石灰石時(shí)，原料成本變化不大;用電石渣代替生石灰時(shí)，每配加1t電石渣，可降低燒結(jié)礦生產(chǎn)成本62.40元。1.引言我國(guó)電石主要用于生產(chǎn)乙炔，然后進(jìn)一步用于生產(chǎn)聚氯乙烯(PVC)、醋酸乙烯、氯丁橡膠、三氯乙烯、四氯乙烯、雙氰胺等化工產(chǎn)品，以及用于金屬加工業(yè)(切割焊接等)。我國(guó)2004年共消費(fèi)電石540萬t,其中:生產(chǎn)聚氯乙烯消耗電石約340萬t,生產(chǎn)醋酸乙烯等其它化工產(chǎn)品消耗電石約100萬t,金屬加工業(yè)消耗電石約100萬噸.電石渣是由電石加水生成乙炔氣過程中產(chǎn)生的廢渣，電石渣的主要成分是Ca(OH)2，它的化學(xué)反應(yīng)式為CaC2十H2O=C2H2+Ca(OH)2根據(jù)計(jì)算，每使用1t純電石，大約要生成1.16t電石渣。僅2004年，我國(guó)就產(chǎn)生600多萬t電石渣。目前,對(duì)電石渣的利用主要有兩個(gè)方面,一是用于建筑工業(yè),如制水泥、煤渣磚等;另一方面是用于環(huán)境治理，如酸性污水處理、污泥脫水、煙氣脫硫等。通過這些途徑僅利用了部分電石渣，仍有大量電石渣未被利用。電石渣的大量堆放既占用了大量的土地資源，又污染了環(huán)境。因此，如何合理利用電石渣是一個(gè)待解決的問題。在生產(chǎn)燒結(jié)礦過程中，需在燒結(jié)料中配加堿性熔劑，其目的在于:(1)獲得一定堿度燒結(jié)礦，使高爐冶煉時(shí)不加或少加熔劑，以利于提高高爐冶煉強(qiáng)度，降低焦比;(2)在燒結(jié)過程中，熔劑中的堿性物質(zhì)CaO及MgO可以與礦粉中的酸性脈石Si02及AI2O3組成低熔點(diǎn)物質(zhì)，從而在燃料消耗較低的情況下，獲得足夠的液相以改善燒結(jié)礦的強(qiáng)度及冶金性能(還原性);(3)燒結(jié)配加生石灰，可以改善混合料的成球性。目前，燒結(jié)生產(chǎn)過程中使用的堿性熔劑包括:白云石、石灰石及生石灰等。電石渣的主要成分為Ca(OH)2，而生石灰加水反應(yīng)后生成物的主要成分也為Ca(OH)2;石灰石的主要化學(xué)成分為CaCO3，純石灰石的理論CaO含量為56%,CO為44%。因此，從成分上看，可以用電石渣代替生石灰與石灰石生產(chǎn)燒結(jié)礦。與生石灰、石灰石相比，用電石渣作熔劑有如下優(yōu)點(diǎn):(1)電石渣是化工廠急需處理的廢渣，如能在生產(chǎn)燒結(jié)礦的過程中加以利用，則一方面可以避免電石渣占用大量土地，另一方面可以解決電石渣對(duì)環(huán)境的污染;(2)電石渣的價(jià)格較低，可以降低燒結(jié)礦生產(chǎn)成本。為尋找電石渣對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)的影響規(guī)律，我們開展了用電石渣代替生石灰與石灰石的研究。2原料條件本次試驗(yàn)所用原料均取自生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，原料的化學(xué)成分見表1。由表1知，電石渣的CaO含量較高，Si02等雜質(zhì)含量較低。表1原料的化學(xué)成分

名稱TFeFeOCaOSi02MgOAI2O3SC燒失精礦63.7024.182.655.491.331.030.360生礦50.106.949.508.293.402.750.273.00雜料62.8322.383.835.791.392.500.270高爐返礦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電石渣0063.013.970.951.280.2230.60焦粉14.5240.883.020.58瓦斯灰24.454.536.172.442.700.4043.5444.023試驗(yàn)結(jié)果與分析3.1燒結(jié)杯試驗(yàn)本次研究進(jìn)行了用電石渣代替石灰石與生石灰的燒結(jié)杯試驗(yàn)，該研究包括兩部分:一部分為配比系列試驗(yàn)，先用電石渣代替石灰石，然后用電石渣逐漸代替生石灰，直至用電石渣代替全部石灰石與生石灰，相應(yīng)的電石渣配比分別為0,2%,4%,6%,8%,10%,12.94%;另一部分為水分系列試驗(yàn)。固定料層高度為440mm,鋪底料重1.5kg,約30mm厚;燒結(jié)礦堿度2.50,MgO3.50%,TFe51.0%。不同電石渣配比時(shí)的熔劑配比見表2，試驗(yàn)結(jié)果分別見表3~表5。試驗(yàn)結(jié)果表明:(1)在相同的電石渣配比下,隨著混合料水分的增加,垂直燒結(jié)速度加快,利用系數(shù)提高;但轉(zhuǎn)鼓指數(shù)與成品率下降,固體燃耗升高。這是因?yàn)閺谋?可知,隨著混合料水分的增加,混合料制粒效果改善,從而改善了料柱透氣性,因而垂直燒結(jié)速度加快,利用系數(shù)提高。隨著燒結(jié)速度加快,高溫區(qū)保持時(shí)間縮短,液相快速冷卻時(shí)內(nèi)應(yīng)力增加及燒結(jié)礦結(jié)構(gòu)中脆性玻璃質(zhì)相增多,造成燒結(jié)礦強(qiáng)度下降,轉(zhuǎn)鼓指數(shù)降低,成品率下降,固體燃耗升高。表2不同電石渡配比時(shí)的溶劑配比電石渣024681012.94石灰石4.982.1200000生石灰887.575.874.182.480白云石5.966.607.097.167.227.297.39總量18.9418.7218.6619.0319.4019.7720.33

表3不同電石注配比的混合料粒度組成電石渣配比/%混合料水分/%混合料粒度組成/%平均粒度/mm>10mm10—8mm8--5mm5--3mm<.3mm08.501.1325.2232.3641.283.6508.80.674.6243.5824.7826.354.7109.01.568.2344.7921.1624.265.0328.81.021.4420.3634.8142.373.5929.00.676.9626.3137.9328.134.3529.21.878.5152.7418.1718.725.4149.101.4728.3236.2833.933.9349.303.9444.1628.9122.994.7349.60.323.5361.1416.3818.645.2669.40.771.3625.2730.1242.493.6969.61.144.1539.1426.9428.644.5569.81.56744.4225.6121.415.0389.700.6223.3531.3044.733.50810.00.523.5243.8226.4425.704.67810.32.0711.2546.3119.4720.905.341010.00.931.1122.2930.8344.843.561010.303.0438.9832.2225.774.481010.62.2212.4842.1619.5523.595.2412.9410.400.7326.5032.9739.803.7012.9410.61.84.0340.6831.4222.064.7912.9410.81.147.2347.0825.6718.885.15表4燒結(jié)杯實(shí)驗(yàn)結(jié)果電石渣配比/%混合料水分/%垂速/mmmin-1利用系數(shù)/t.(m2.h)-1成品率/%轉(zhuǎn)鼓指數(shù)/%固體燃耗/Kg.t-3氧化鐵/%S/%08.528.482.0882.9766.3354.159.660.04708.829.332.1981.5665.0055.299.770.04809.030.342.2378.8063.6757.569.710.06528.829.142.0381.7367.3354.859.760.04129.030.342.1180.8564.3355.339.520.06129.231.062.1878.1862.6257.369.640.05849.128.912.1383.0066.0054.159.520.04849.330.082.1679.9364.3355.649.610.04949.631.252.2279.4964.0056.139.580.03769.429.492.1382.7967.3354.289.260.04869.630.702.1781.3863.6755.219.520.04969.830.882.2379.9561.0056.169.620.05189.729.332.0583.1768.0055.249.260.050810.030.082.1480.3264.3355.589.390.045810.330.732.2279.3562.3356.319.900.0521010.029.272.0182.6266.3354.449.900.0471010.330.342.1280.7764.3355.729.770.0541010.631.432.1478.5160.6757.309.520.05412.9410.429.592.0682.0667.0054.759.900.04712.9410.630.412.0880.8965.0055.019.970.03712.9410.830.72.1379.9464.0055.679.840.048表5燒結(jié)礦的冶金性能電石渣配比/%900°C還原性/%500C低溫還原粉化性能/%RDI+6.3RDI十3.15RDI-0.5091.3688.695.61.2692.6988.095.40.812.9492.8587.495.61.0隨著電石渣配比的增加，混合料適宜水分逐步提高。這是因?yàn)殡娛泻軓?qiáng)的親水性，未經(jīng)脫水的電石渣水分高達(dá)90%以上。從表4可知，電石渣配比分別為0,2%,4%,6%,8%,10%,12.94%時(shí)，混合料適宜水分分別為8.8%,9.0%,9.3%,9.6%,10.0%,10.3%、10.6%。由表3可知，在不同電石渣配比下，混合料制粒效果變化不大，從而造成垂直燒結(jié)速度與利用系數(shù)變化不大。另外，由巖相分析可知，不同電石渣配比的燒結(jié)礦的顯微結(jié)構(gòu)與礦物組成變化不大，因而燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)、成品率、固體燃耗變化不大。從表5可以看出，配加電石渣對(duì)燒結(jié)礦的還原性與低溫還原粉化性能沒有影響。3.2燒結(jié)礦的礦物組成與顯微結(jié)構(gòu)本次研究分別觀察電石渣配比為0,6%,12.94%的燒結(jié)礦的顯微結(jié)構(gòu)與礦物組成，巖相分析表明，不同電石渣配比的燒結(jié)礦的顯微結(jié)構(gòu)與礦物組成變化不大。顯微結(jié)構(gòu)特點(diǎn)介紹如下:主要由鐵酸鈣起粘結(jié)作用，鐵酸鈣多為針狀、樹枝狀、柱狀、熔蝕狀，與Fe304形成共晶結(jié)構(gòu)。硅酸二鈣以紡錘狀、蠕蟲狀、粗針狀密布整個(gè)燒結(jié)礦中，部分與Fe304形成共晶結(jié)構(gòu)，硅酸鹽液相渣只分布4經(jīng)濟(jì)效益分析由前面的分析可知，用電石渣代替石灰石與生石灰對(duì)燒結(jié)指標(biāo)、燒結(jié)礦化學(xué)成分與冶金性能沒有影響，而由于電石渣價(jià)格較低，配加電石渣將對(duì)燒結(jié)礦成本有一定影響，下面將討論配加電石渣對(duì)燒結(jié)原料成本的影響。燒結(jié)原料成本評(píng)估是以生產(chǎn)1t燒結(jié)礦所需各種原料的配比為基礎(chǔ)。本次計(jì)算采用的有關(guān)參數(shù)為:燒結(jié)礦堿度2.5,Mg03.5%,TFe51.0%。各種原料的價(jià)格分別為:精礦278.12元〃t,生礦125元/t，除塵灰50元〃t,白云石96.5元〃t,石灰石58元/t,生石灰173元〃t,球團(tuán)返礦200元〃t,氧化鐵皮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,以上價(jià)格沒有包括原料加工費(fèi)。電石渣僅需支付運(yùn)費(fèi)與倒運(yùn)費(fèi)，按45元/t計(jì)。不同電石渣配比的燒結(jié)原料成本見表6，由表2、表6可知:(1)用電石渣代替石灰石時(shí)，原料成本變化不大;(2)用電石渣代替生石灰時(shí)，每配加1%電石渣，燒結(jié)原料成本降低0.82元〃t燒結(jié)礦，也就是每代替1%生石灰，燒結(jié)原料成本降低0.96元〃t燒結(jié)礦。表6不同電石渣配比的燒結(jié)原料成本電石渣配024681012.94比/%噸燒結(jié)礦215.78215.80215.41213-81212.19210.56208.16成本/元經(jīng)計(jì)算可得，用電石渣代替生石灰時(shí)，每配加1t電石渣可降低燒結(jié)礦生產(chǎn)成本62.40元;某化工廠每年可提供3萬t電石渣，若用其代替生石灰，則每年可產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益187.2萬元。5結(jié)論該研究的成功，為合理利用電石渣開辟了一條新途徑，一方面可以避免電石渣占用大量土地，另一方面因燒結(jié)生產(chǎn)中生石灰與石灰石的用量較大，可以徹底解決電石渣對(duì)環(huán)境的污染。隨著電石渣配比的增加，混合料適宜水分逐步提高，電石渣配比分別為0.2%,4%,6%,8%,10%,12.94%時(shí)混合料適宜水分分別為8.8%,9.0%.9.3%,9.6%,10.0%,10