【交流探讨】电石渣在蒸压粉煤灰加气混凝土中的应用

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1 前言

电石渣是电石水解获取乙炔气后的以氢氧化钙为主要成分的废渣。以电石（CaC2）为原料，加水（湿法）生产乙炔的工艺至今已有60余年工业史，目前在我国仍占较大比重。1 t电石加水可生成300 kg乙炔气，同时生成10 t含固量约12 %的工业废液，俗称电石渣浆,它的处置一直令生产企业难以解决的问题。

电石渣替代生石灰生产蒸压粉煤灰制品，在我国只有个别生产企业正在进行探索和实践。也有少数蒸压粉煤灰砖企业进行过生产实验，蒸压粉煤灰加气混凝土企业目前我们还没有了解到进行生产实验。

用电石渣替代生石灰生产蒸压粉煤灰加气混凝土，可以减少生石灰生产时的能量消耗和二氧化碳排放，降低蒸压粉煤灰制品的生产能耗和生产成本，符合《节约能源法》和《循环经济法》的基本要求，对提高资源和能源利用效率，保护和改善环境，促进社会节约能源和经济社会可持续发展具有重要意义。

2 研究理论依据

蒸压粉煤灰加气混凝土从工业原材料上区分，主要原材料包括硅质材料、钙质材料、调节剂、发气剂以及各种添加剂等。硅质材料即含有有效二氧化硅的原料，这里主要是指粉煤灰；应用最广泛的钙质材料为石灰和水泥。

2.1 石灰在生产工艺中的作用

石灰在蒸压粉煤灰加气混凝土中的生产工艺过程中有两个作用。第一阶段是料浆中的生石灰开始与水作用，生成Ca(OH)2放出水化热，半流态的料浆呈碱性。这为铝粉反应产生氢气提供了合适的条件。

生成的氢气在料浆中形成多孔结构。同时调节料浆稠化速度，使发气膨胀与稠化相协调。因此这个阶段石灰必须满足一定的要求。主要是活性氧化钙的总含量，以及生石灰的消解温度和时间。氧化钙含量、消解温度和时间对料浆的稠化有决定性影响。消解时间过短，料浆过早过快变稠，发气不正常。发气与稠化时间不同步，将出现料浆在铝粉发气尚未结束之前就已经稠化，使料浆出现憋气现象。如果氢气从稠化后的加气混凝土料浆中泄出，将使气孔结构受到无法挽回的破坏。相反，若使用消解时间过长的生石灰，则在料浆尚未能达到能维持气孔结构的稠度之前，铝粉已经反应完毕，则会发生结构变形。

在生产工艺的第二个阶段：湿热处理阶段，在加气混凝土料浆中，主要是由氧化钙、二氧化硅在高温高压下的水热反应，生成水化硅酸钙，对加气混凝土的最终强度具有决定性影响。因此石灰中应含有尽可能多的活性氧化钙，使其在湿热处理过程的化学反应中是起主要作用的。同时，还应注意石灰中应尽可能减少的氧化镁的含量。

2.2 电石渣代替生石灰的技术关键

由于电石渣的主要成分是氢氧化钙，在有效成分上代替生石灰是没有任何问题的，但是由于其已经属于消解后的石灰，在直接代替时需要重点解决料浆温度及硬化速度的问题。

3 试验研究

在生产企业原料堆场随机抽取，实验室使用原材料与在生产企业中试试验所用原材料一致。

3.1 主要原材料

主要原材料化学成分/%

3.2 试验

试验过程中，按照生产企业既有生产工艺，在没有大的变动的原则下进行。计算好各种原材料配比后，在粉煤灰料浆注入计量搅拌罐后加入电石渣搅拌2min，然后进行生石灰水泥和铝粉的添加，各种工艺参数与不添加电石渣正常生产时相同。

3.3 试验结果与分析

不同电石渣替代率对制品工艺性能的影响见表3。

不同替代率对制品工艺性能的影响

从表3可以看出，电石渣代替生石灰替代率依次为10%、20%、30%、40%，生产出的制品从工艺性能到产品质量均能满足实际生产要求。但随着替代率的提高，产品切割时间在延长，料浆最高温度降低，这主要是由于料浆中的生石灰含量降低，料浆中的活性氧化钙的总含量减少，消化热过少。切割时间的延长，就会降低企业的生产效率。考虑到这些因素，目前替代率最大可以添加到40%。

在替代率达到50%时，由于生石灰的消化热过低，制品硬化速度更慢，而且制品出现大量裂纹，满足不了生产要求。

4 效益分析

a.减少生石灰生产时的能耗和温室气体排放。蒸压粉煤灰加气混凝土的生石灰40%替代，周口地区蒸压粉煤灰加气混凝土年替代生石灰量：150万m3×20%×40%×600kg/m3＝7.2万t。按每吨生石灰能耗180kg标煤，则减少生石灰生产能耗量：7.2万t×180kg/t＝1.3万t标煤，减排二氧化碳3.38万t。

b.减少蒸压粉煤灰加气混凝土生产时生石灰处理的电耗。蒸压粉煤灰制品生产时，用电石渣替代生石灰，可以避免生石灰的破碎、球磨以及生石灰的消解，仅考虑球磨和消解，郑州地区按5家企业各使用1台直径1.5球磨机（130 kW）、10家企业各使用2台消解仓（106 kW）计算，年减少电耗约461万kWh。

c.降低生产成本。用电石渣替代生石灰生产蒸压粉煤灰加气混凝土，周口地区5家企业年可降低用电成本461×0.56＝258.16万元，年降低生石灰成本：7.2万t×（220－70）＝1080万元（生石灰进厂价220元/t，电石渣进厂价70元/t），两项合计1338.16万元。

上述分析结果表明，电石渣蒸压粉煤灰加气混凝土，符合节能减排的需要，符合企业降低成本获得效益的需要，将得到政府部门的大力支持，也定会得到广大企业的积极参与，产业化发展具有广阔的前景。

5 结论

a.随着电石渣替代率从10%，20%，30%，40%到50%的增加，料浆硬化时间增加，延长制品的切割时间。

b.在电石渣替代率为40%时能生产出满足标准要求的蒸压粉煤灰加气混凝土砌块。

c.在不采取其他工艺措施的情况下，电石渣的替代率不能超过50%。

d.电石渣替代率在不超过40%时，对制品的密度、抗压强度等性能指标影响不大。