[0001] 本发明涉及电石渣的新用途，具体涉及电石渣在造纸行业中工艺、技术、原料的应用。

[0002] 电石渣是用电石制乙炔时产生的副产物，电石与水反应产生乙炔气，反应方程式如下：

[0003] CaC2+2H2O→Ca(OH)2↓+C2H2↑这一反应的副产物主要是氢氧化钙，但是由于混有杂质而俗称电石渣。电石制乙炔工艺主要有干法乙炔和湿法乙炔两种工艺；干法乙炔工艺产生的电石渣呈粉末状，含水量较低(3～8％、以质量百分含量计)，而湿法乙炔工艺产生的电石渣呈液体状，俗称电石渣浆，经过板框压滤后其水分含量为40％以上，也称为湿电石渣。电石渣主要来自于：采用电石法生产乙炔产品和下游化工产品，如：PVC、维尼纶、氯丁橡胶、BDO等产品的企业。

[0004] 电石渣的主要成分为(以质量百分含量计)氢氧化钙约86％，同时含有3.5％左右的氧化硅，约2.5％氧化铝，以及少量的碳酸钙、三氧化二铁、氧化镁、二氧化钛、碳渣、硫化钙等。电石渣目前在水泥和建材行业中有广泛的应用。

[0005] 在造纸行业中，用燃烧法碱液回收是目前造纸行业碱液回收中技术最成熟、工业中应用最广泛的方法。燃烧法碱液回收方法基本原理是将黑液浓缩后在燃烧炉中进行燃烧将有机钠盐转化为无机钠盐，然后将其苛化为氢氧化钠，以达到回收碱和热能的目的。

[0006] 燃烧法碱回收工艺较完整的流程一般分为提取、蒸发、燃烧、苛化-石灰、真空过滤(或者板框压滤)等工序。上工序提取、分离出来的黑液浓度较低，需经过全板式降膜蒸发器浓缩成浓液，再将该浓液喷入碱回收燃烧炉炉膛中进行燃烧(黑液燃烧产生的热量可回用)黑液中的有机钠盐在炉内发生化学反应转变为熔融的碳酸钠，熔融物从碱回收燃烧炉底部排出，冷却降温到80摄氏度左右，加入真空过滤水溶解后形成含少量铁离子的绿液；将绿液用泵打入硝化器与石灰进行放热反应形成硝化液(其硝化温度90摄氏度左右)；在消化器中调整氢氧根离子浓度，达到工艺要求后用泵将硝化液打入苛化器内进行苛化，在苛化器中碳酸钠与生石灰反应生成氢氧化钠和碳酸钙。然后将苛化液打入澄清槽进行澄清，上面液体称为白液，即可重新用于制浆蒸煮，下面的浆液送入到真空过滤器中过滤，过滤后的固体称为白泥，白泥送入后工序处理。燃烧法碱液回收工艺流程参见图1。

[0007] 本发明目的在于提供电石渣在作为造纸回收碱的原料中的新应用。

[0008] 本发明电石渣作为造纸回收碱的原料中的应用，具体是将电石渣作为造纸回收碱中的苛化剂，即为电石渣与造纸回收碱中的绿液进行苛化反应。

[0009] 为了减少处理成本，本发明采用的电石渣优选为含水量在1-15wt％的电石渣。

[0010] 电石渣是电石制乙炔产生的副产物，具体来说，电石渣的主要成分为(以质量百分含量计)氢氧化钙约86％，同时含有3.5％左右的氧化硅，约2.5％氧化铝，以及余量的碳酸钙、三氧化二铁、氧化镁、二氧化钛、碳渣、硫化钙、水等。更具体地说，电石渣成分包括以质量百分含量计的氢氧化钙80％-90％，氧化硅2％-5％，氧化铝0.1％-3％，以及余量的碳酸钙、三氧化二铁、氧化镁、二氧化钛、碳渣、硫化钙、水，以电石渣的总质量为100％计。

[0011] 为了提高苛化率、从而提高造纸碱回收效率，本发明电石渣与造纸碱回收的绿液中碳酸钠的摩尔比为1:0.6～1.4，进一步优选摩尔比为1:0.95～1.1。

[0012] 电石制乙炔为化工行业，在造纸行业没有提及可将电石渣作为回收碱的原料，由于均清楚电石渣中的成分组成复杂，用于造纸行业碱回收体系中发生的反应复杂，不会想到将电石渣用于造纸碱回收、其没有实现相应效果的可能性。而发明人对化工行业产生的电石渣进行了深入探究，对造纸行业的碱回收等各反应原理进行了研究基础上，创造性地提出了将化工生产中的电石渣作为造纸回收碱的原料，惊奇地发现，其对造纸碱回收工序绿液的苛化率达84％以上、从而对碱回收效果显著、碱回收率可达70％以上，同时简化了现有回收碱的工艺流程，且清洁环保、节能，因此减少了生产劳动强度，提高了生产效率，增加了生产产能。另外，发明人还惊奇地发现，将电石渣作为回收碱的原料，回收碱所得白液用于制浆显著提高了制浆的收率及质量。附图说明

[0013] 图1：石灰作为硝化剂的燃烧法碱液回收工艺流程图；

[0014] 图2：80℃下CaO苛化白泥颗粒分布图；

[0015] 图3：80℃下Ca(OH)2苛化白泥颗粒分布图；

[0016] 图4：95℃下CaO苛化白泥颗粒分布图；

[0017] 图5：95℃下Ca(OH)2苛化白泥颗粒分布图。

[0018] 为了进一步验证本发明碱回收效率，发明人进行了如下实验。

[0019] 实施例1 电石渣用于作为造纸碱回收原料，用于燃烧法碱回收工艺：

[0020] 在造纸行业用电石渣回收氢氧化钠的方法，回收碱步骤如下：

[0021] 步骤1、将黑液浓缩后在燃烧炉中进行燃烧将有机钠盐转化为无机钠盐；

[0022] 步骤2、将燃烧法碱回收工艺中的真空过滤液收集到溶解槽中；

[0023] 步骤3、将步骤1中转化的无机盐溶解到步骤2溶解槽中，并且使溶解槽中的温度控制在80℃得到绿液；

[0024] 步骤4、将步骤3中溶解好的绿液使用PPR管道输送到带除渣机的苛化器中；

[0025] 步骤5、电石渣与步骤4绿液中的碳酸钠摩尔比为1:0.95～1.1。先后投入苛化器里进行苛化反应；

[0026] 步骤6、将步骤5中反应得到的反应混合物连续流入沉降槽中，沉降槽上部的液体作为产品，下部的沉降物打入真空过滤机进行洗涤、过滤。

[0027] 实施例2：电石渣与生石灰进行碱回收对比实验报告

[0028] 一、试验原理和目的

[0029] 本次试验目的是研究电石渣能否用于绿液的苛化。

[0030] 传统的绿液苛化是用生石灰(CaO)苛化，苛化过程分两步进行,第一步为石灰的消化，即CaO在水中形成Ca(OH)2乳液，其化学反应为：

[0031] CaO+H2O→Ca(OH)2

[0032] 第二步为Na2CO3的苛化，生成NaOH，其化学反应为：

[0033] Ca(OH)2+Na2CO3→2NaOH+CaCO3↓

[0034] 二、试验内容

[0035] 苛化前对绿液进行了总碱、活性碱、总还原物和Na2CO3等化学成分进行分析测定，测定结果如表1所示。

[0036] 表1 绿液化学成分分析

[0037]

[0038] 注：化学成分均以Na2O计

[0039] (1)苛化乳液沉降性能

[0040] 采用含水量为3％-8wt％的电石渣(电石渣成分为以质量百分含量计的氢氧化钙80％-90％，氧化硅2％-5％，氧化铝0.1％-3％，以及余量的碳酸钙、三氧化二铁、氧化镁、二氧化钛、碳渣、硫化钙，以电石渣的总质量为100％计)和88.42％(以有效CaO计)的生石灰在温度80℃和95℃下分别进行绿液苛化，苛化时间60min，按照理论化学反应，电石渣和生石灰用量对绿液中Na2CO3含量均过量5％、以质量百分比计。苛化后乳液澄清情况的测定是取均匀混合的乳液100mL，倒入100mL量筒中，静止沉降，直至沉淀白泥高度不再变化为止。对苛化后的乳液进行澄清时间，白泥沉淀高度和沉淀体积，以及上清液体积等指标进行测定，测定结果如表2所示。

[0041] 表2 苛化乳液测定结果

[0042]

[0043] 注：只测定了苛化时间180min下的白泥残碱含量，洗涤用水量4.8升，洗涤水混度50℃。

[0044] 从表2结果来看，采用电石渣和生石灰对绿液进行苛化，在苛化温度80℃下电石渣苛化后的白泥澄清时间比两种纯度不同的生石灰时间长，但白泥沉淀高度比纯度75.21％的生石灰低，主要是因为苛化时间60min过短，导致苛化不完全造成的，表现为苛化60min后，苛化乳液中心还有气泡产生，故应延长苛化时间，确保苛化反应彻底。

[0045] 在苛化温度95℃下，乳液沉降性能的表现与苛化温度80℃下具有相似的结果。

[0046] (2)白液浊度分析

[0047] 对上述乳液的澄清液进行了清液浊度的测定，测定结果如表3所示。从结果可以看出，电石渣粉在苛化温度80℃和95℃下均比生石灰苛化后的浊度低。

[0048]

[0049] (3)沉降白泥颗粒分析

[0050] 在温度80℃和95℃下，对生石灰苛化后的沉淀白泥粒度大小进行检测，检测结果见图2和图3。从图中可以看出，白泥颗粒大小出现两个比较集中的分布区间，分别在10～100μm和100～1000μm，而且80℃下10～100μm的峰值比95℃下的峰值高，说明生石灰苛化形成的白泥颗粒大小不均匀，小颗粒白泥所占比重较高，不利于白泥的洗涤脱水。

[0051] 在温度80℃和95℃下，对电石渣苛化后的沉淀白泥粒度大小进行检测，检测结果见图4和图5。从图中可以看出，电石渣苛化后的白泥颗粒大小主要集中在100～1000μm之间，白泥颗粒较大，利于白泥的洗涤脱水。

[0052] 为了与生产实际相符合，更真实的表达苛化效果，将绿液苛化时间延长到180min，苛化温度确定为95℃，电石渣和生石灰(纯度75.21％，因目前市场上生石灰有效氧化钙含量普遍在75～80％之间，故采用纯度为75.21％的生石灰)用量对绿液中Na2CO3含量均过量5％。试验结果见表2。

[0053] 表2结果表明，苛化时间延长到180min，电石渣表现出了优良的沉降性能，表现在乳液澄清时间、白泥沉淀高度、白泥沉淀体积、澄清液高度和澄清液体积均优于生石灰(纯度75.21％)。

[0054] (4)苛化白液测定结果

[0055] 取苛化后的澄清白液进行总碱、活性碱、总还原物、NaOH和Na2CO3等化学成分测定，测定结果如表4所示。

[0056] 表4 苛化白液测定结果

[0057]

[0058] 注：化学成分均以Na2O计

[0059] 在白液色度方面，电石渣苛化后的白液比生石灰苛化后的白液色度较深。

[0060] 三、试验结论

[0061] 上述试验结果表明，电石渣比生石灰在苛化绿液方面具有较大优势，表现在苛化乳液澄清时间可减少26min，白泥沉淀高度可下降2.1cm，白泥体积可减少13mL，澄清液高度可增加2.2cm，澄清液体积可增高14mL，苛化率比生石灰增加达4.3％，并且电石渣呈均匀粉末状态，不经消化直接添加到绿液中去。与生石灰相比，用电石渣苛化，从源头上省去了生石灰的消化段，省去消化段设备、人力、能耗等费用，简化了工艺流程，生产劳动强度减少，生产效率提高，生产产能增加，且清洁环保。因此，从本次试验结果来看，电石渣用于绿液苛化效果显著。

[0062] 由此，使用电石渣在造纸行业作为碱回收制剂对碱回收率高，不仅可以明显降低粉尘污染，还将降低生产成本，也更好地实现了电石渣的综合利用。