浅谈电石渣代替石灰石制备水泥生料的工艺

电石渣是电石法聚氯乙烯(polyvinylchloride，简称PVC)生产过程中电石水解反应的副产物。随着经济的发展，我国的PVC工业保持着快速增长的势头，生产装置能力不断扩大，装置规模日趋扩大，结构更加合理，工艺技术水平不断提高。目前我国生产PVC树脂的原料有70%以上来自电石，因电石法PVC生产的发展，电石渣的排放量也逐渐增多，给环境带来的压力日益加剧。利用新型干法水泥生产技术，将电石渣用于生产水泥熟料是大量处理电石渣的有效途径，但电石渣的特性对水泥生产过程有较大的影响，特别是对水泥生料制备和熟料烧成的影响很大，怎样针对这些特性合理有效地配置水泥生产系统是此项技术的关键。

电石渣的基本特性主要包括电石渣脱水性能、电石渣的粒度、容重、热特性、烧结性能等重要的物理特性和化学特性，其具体的特性要点已有文献进行了较为详细的描述[1]。这些特性对输送、脱水、烘干、储存、计量等环节都存在较大的影响，每个工艺环节都会对生料的质量造成较大的影响。本文将重点探讨利用电石渣生产水泥熟料的生料制备工艺。

1 电石渣预处理工艺

电石渣的预处理系统一般包括初级脱水系统、电石渣机械脱水系统、电石渣滤饼输送系统、电石渣烘干及集尘系统、电石渣干粉储存等不同的阶段。电石渣的特性对预处理过程中各个阶段均有不同程度的影响。

1.1 初级脱水系统

电石湿法乙炔工艺产生的大量的电石渣浆体的固含量较低，水分含量约85%～95%左右[2]，在初步的脱水工艺中，一般采用自然沉降的方式进行处理，然后进入机械脱水系统。经过自然沉降后，电石渣浆体的固含量会上升，水分含量一般约为70%～80%左右，不同工厂的电石渣其保水性不同，经过浓缩后的电石渣浆体水分含量也不相同。

1.2 机械脱水系统

电石渣机械脱水方式较多，由于其具有良好的保水性，目前一般采用板框压滤机对电石渣脱水，当压滤系统控制较好时，电石渣滤饼可以获得较低的水分，而且水分比较稳定，对后续的输送及烘干过程均有利;当压滤系统控制较差时，电石渣的水分波动较大，而且水分较高，对后续的输送及烘干过程均不利。

在电石渣的烘干过程中需要电石渣滤饼均匀喂料，因此要求电石渣滤饼卸料稳定、水分稳定，板框压滤机的工作过程是间歇操作，因此需要多台压滤机组合形成一个工作单元进行循环来满足电石渣滤饼的连续稳定下料。目前一个压滤操作单元一般采用的压滤机台数为5台或6台，也有极少数的生产厂家选择4台或7台。多种选择的不同是由于板框压滤机的故障率较高，需要经常检修，备用台数不同造成的。一般情况下选择5台压滤机作为一个操作单元，这需要较高的操作水平以满足生产要求。目前也有不少化工生产企业增加到6台甚至7台，增加了备用压滤机的数量，同时提高了压滤时间，获得水分较低的滤饼，有利于后续的输送和烘干过程。也有少数生产厂家选择4台压滤机作为一个操作单元，但实际效果并不理想。

经过压滤后的电石渣滤饼水分大幅度降低，由于每个工厂电石渣特性的差异，最终的电石渣滤饼的含水量也有一定的差别，一般情况下滤饼的水分降低到约35%～38%，也有极少数企业的电石渣滤饼水分达到25%。

1.3 电石渣滤饼输送系统

经过压滤后的电石渣需要输送进入电石渣烘干系统，对于距离较短的情况可以采用链板式输送机输送。目前也出现了采用管道泵送电石渣，其优点比较明显，但其故障率较高，使用效果不太理想。因此对电石渣滤饼的输送一般仍然采用皮带机输送，在输送过程中，需要对皮带的选择和输送角度进行慎重选择，对皮带机的选择与普通的皮带输送机选择方式有所不同，在选择的过程中要兼顾皮带机的输送能力和物料撒落等问题。

1.4 电石渣烘干系统

电石渣烘干系统随着生产工艺的不同，对其选择也不同。当电石渣的使用量较小，对石灰石的替代率在15%以下时，将其直接喂入生料磨就可以满足烘干要求。当电石渣利用的规模扩大，则需要预先烘干。目前采用的烘干装置主要有两种：回转式烘干机、锤式烘干破碎机。

回转式烘干机是一种传统的烘干方式，其优缺点比较明显。

其优点主要表现在：

(1)电石渣烘干系统与水泥熟料烧成系统相互独立，相互之间不受明显干扰，对电石渣的喂料量和水分的波动变化更适应;

(2)回转式烘干机操作简便，操作方式非常成熟。

其缺点主要表现在：

(1)热效率较低，综合热耗增加;

(2)需要建立单独的废气处理系统，增加了设备投资和相应的土建投资;

(3)烘干的终水分不能满足生料的要求，一般只能将电石渣的水分烘干到10%～15%，还需要进行第二次烘干，增加了电石渣干粉落地中转的次数，对环保不利;

(4)占地面积较大;

(5)烘干过程发生粘结，在生料制备中需要再次粉磨。

锤式烘干破碎机是专门针对高水分的粘湿物料、滤饼等软而磨蚀性物料而开发，当使用锤式烘干破碎机时，一般与窑尾预分解系统相结合，采用窑尾排出的高温烟气作为烘干的热源，预热器的级数则根据烘干对烟气温度的要求进行调整，一般设计为两级，预分解系统与烘干系统使用同一套废气处理系统。在我国首先应用在湿磨干烧生产线，目前技术也已经成熟，但其优缺点也比较明显。

其优势主要表现在：

(1)系统热利用效率较高，预分解系统发生结皮堵塞的几率大幅度降低;

(2)减少了一套废气处理装置，节省了固定投资;

(3)烘干效果较好，成品的水分含量很低，一般约1%，可以达到生料的要求;

(4)系统的占地面积较小。

其缺点主要表现在：

(1)对烘干破碎机的操作要求较高，要求喂料比较均匀，水分比较稳定，要求上游的压滤车间工作比较稳定;

(2)系统与窑系统相关联，当烘干系统发生故障时会同时影响窑系统，但从目前的湿磨干烧运行系统看，该问题已经得到了良好解决。

1.5 电石渣集尘系统

电石渣颗粒较小，比重较轻，在空气中容易飞扬，给集尘带来了困难。电石渣经过烘干后的集尘系统一般采用两级收尘的方式：首先采用旋风收尘器进行初步集尘，然后采用袋收尘器或者电收尘器进行收尘。

在集尘系统中，初级旋风收尘系统变化较小，但第二级收尘系统与电石渣的烘干方式有关，当采用锤式烘干破碎机烘干时，烟气中的水蒸气含量很高(高达38%)，普通的袋收尘器难以满足运行要求，一般采用5电场的电收尘器收尘。

2 生料配料工艺

2.1 电石渣粒度变化对生料制备系统工艺的影响

电石渣的原始粒度较细，满足生料对细度的要求，但是在烘干的过程中，颗粒之间发生聚结现象，造成烘干后的电石渣粒度较粗，不再满足生料对粒度的要求，因此需要对电石渣再次进行粉碎。

当采用烘干破碎机烘干电石渣时，解决烘干后的电石渣粒度较粗的问题可以从两方面去进行：__，可以将电石渣重新投入生料磨中完成粉磨，同时完成与其它物料组分的初步混合;第二，在烘干的过程中进行分选，粗粉返回烘干破碎机循环，细粉则作为产品收集，与其它物料的混合则采用其它的混合方式。

从电石渣的细度对生料易烧性的影响试验中可以知道，当其细度满足生料要求时，不再需要粉磨，可以直接参与生料配料。

2.2 电石渣的流动性对储存及计量系统的影响

电石渣经过干燥后具有良好的流动性，同时粒子之间的粘附力较强，在储库内容易压实，给稳定卸料带来了困难。当储库内的料位太高时，下层的电石渣被压实，卸料比较困难，如果使用压缩空气时则一涌而出，不能稳定卸料;当储库内的料位太低时，电石渣没有经过压实，其流动性得不到控制，卸料时一涌而出，无法控制。因此电石渣储存需要选择一个合适的储库，保证其卸料的稳定。

电石渣在生料中的比例很大，对其计量准确对生料的质量稳定影响很大，在实际工程设计中必须选择计量能力大、精度高、扬尘小的计量装置，传统的皮带秤计量方式在实际生产中并不合适。另外物料卸料的不稳定给配料的准确计量造成很大的困难，使生料质量波动太大，工况难以稳定，熟料的质量也得不到保证。

2.3 电石渣特性对输送系统的影响

电石渣干粉颗粒细小，容重较低(约0.6 t/m3)，粉体的基本特性也与石灰石生料有一定的差别。其输送方式和输送装置都需要根据电石渣的特性来设计，不能套用传统的生料输送方式。电石渣粉体流动性良好，采用传统的皮带输送装置不能满足输送量的要求，而且扬尘太大，电石渣较低的容重要求输送装置的规格较大。

2.4 电石渣生料配料率值的选择

利用电石渣作为钙质原料煅烧水泥熟料的配料率值与常规配料率值基本一致，一般为：KH=0.9±

0.02，SM=2.6±0.1，IM=1.6±0.1。

2.5 生料均化方式

新型干法生产工艺中要求生料具有良好的均匀性， 生料的均匀性直接关系到系统的稳定性和熟料的质量。生料均化一般分为两步进行，目前的常规生产线中的__步均化过程发生在生料粉磨过程中，第二步在生料均化库内进行。

在电石渣制水泥生产线中，生料均化方式与生料的配置过程有关。当烘干的电石渣干粉细度不满足生料的细度要求时，需要进行粉磨，则电石渣可以和其它各组分物料在粉磨系统内完成初步均化过程，这与利用石灰石作为钙质原料时的生料制备工艺是一致的。

当电石渣的细度满足生料的要求时，则不再需要进入生料粉磨系统，在生料磨中只需要粉磨其它经过配料后的各组分物料，然后与经过配料的电石渣在混料机中进行混合，完成__步均化过程，然后在生料均化库内完成第二步均化过程，得到生料成品。

3 结束语

利用电石渣替代石灰石制备合格的水泥生料，必须采用科学的预处理工艺和配料工艺，这两点离不开对电石渣特性的深入研究，也决定着电石渣代替石灰石生产水泥熟料项目的成败。