電石渣鈣質(zhì)資源含量豐富，且具有顆粒分散性好、比表面積大、孔隙結構大、溶解速度較快和熱分解溫度低等特點(diǎn)，可作為優(yōu)良的二次鈣基資源用于建工建材、化工產(chǎn)品和環(huán)保治理等方面，不僅可解決電石渣處置問(wèn)題，同時(shí)還有助于降低原材料成本，實(shí)現二次資源的綜合利用。
　　
　　1、電石渣制備氧化鈣
　　
　　PVC生產(chǎn)過(guò)程中，CaC2的鈣質(zhì)組分未進(jìn)入下游產(chǎn)品中，因此將電石渣粉末制成塊狀CaO并用于制備電石（CaC2），是實(shí)現“電石渣→氧化鈣→電石”循環(huán)利用的良好選擇。
　　
　　在傳統循環(huán)制備CaC2的過(guò)程中，顆粒大、強度低的CaO會(huì )降低CaC2制備過(guò)程中的反應速度，使反應不充分，從而導致工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程需要較長(cháng)時(shí)間（1～2h）和較高的反應溫度（2200℃），造成能源消耗大、生產(chǎn)成本高，并排放大量CO2。該過(guò)程中最關(guān)鍵的問(wèn)題是提升燒結過(guò)程中塊狀CaO的熱強度以及提高電石渣純度。
　　
　　目前一般通過(guò)使用不同的黏結劑和調整工藝條件來(lái)提高球團礦強度，Zhang等發(fā)現H3PO4可細化CaO粒徑，并通過(guò)高溫熔融形成Ca3（PO4）2，磷酸鹽的形成導致CaO顆粒緊密接觸，增強了鈣塊的表面親和力和致密性，有效提高了CaO的高溫抗壓強度，但也會(huì )產(chǎn)生PH3有毒氣體，造成二次污染；除了利用黏結劑提高強度外，兩步燒結法可提高材料的致密性，得到更小晶粒尺寸的CaO；同時(shí)改變焙燒條件也有助于提高強度，但過(guò)度燒結會(huì )與雜質(zhì)產(chǎn)生結晶，從而降低電石渣中CaO的活性。
　　
　　目前，利用電石渣制備高純CaO包括物理和化學(xué)2種方法。物理法純度低，限制了其用途；化學(xué)法可保證純度，但成本高且工藝復雜；張萬(wàn)友等通過(guò)使用氯化銨和鹽酸對電石渣進(jìn)行兩步提純提取CaO，解決了成本與純度的限制，可有效解決電石生產(chǎn)過(guò)程鈣資源循環(huán)利用問(wèn)題，但會(huì )引發(fā)二次污染。使用電石渣制備的高純CaO，可用作高級有機鈣的合成原料，但工藝過(guò)程較復雜，不易控制且成本較高，制備過(guò)程同時(shí)會(huì )產(chǎn)生廢渣，造成二次污染。
　　
　　2、電石渣制備納米碳酸鈣
　　
　　納米碳酸鈣廣泛應用于橡膠、塑料、造紙、油墨等領(lǐng)域，市場(chǎng)潛力巨大，工業(yè)上主要采用碳化法生產(chǎn)納米碳酸鈣，通過(guò)煅燒石灰石制得CaO，經(jīng)消化處理并對懸浮Ca（OH）2進(jìn)行粉碎，加入晶型控制劑，通入CO2碳化、脫水、表面處理后得到納米碳酸鈣，此過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生廢氣（CO2）、廢水（白水）以及廢渣，最終導致產(chǎn)品質(zhì)量降低，減少或實(shí)現三廢的零排放、提高納米碳酸鈣質(zhì)量是面臨的關(guān)鍵問(wèn)題，而電石渣完全符合以廢治廢的環(huán)保理念。
　　
　　目前，利用電石渣制備納米碳酸鈣主要包括煅燒消化、鹽酸浸取和氯化銨浸取3種方法。李銳等采用煅燒加壓消化的工藝路線(xiàn)，使電石渣在加壓碳化反應器中與CO2煙氣反應，得到球形納米碳酸鈣（60nm），該工藝既解決了CO2廢氣的污染，又得到了高附加值產(chǎn)品；劉飛等采用鹽酸浸取工藝路線(xiàn)，采用pH=8的鹽酸對電石渣進(jìn)行酸化處理后，與碳酸鈉進(jìn)行復分解反應，結果表明酸化后的電石渣會(huì )促進(jìn)碳酸鈣晶須的團聚、粗制叉枝現象的發(fā)生，最終得到分布均勻、具有較高的長(cháng)徑比（30～60）的文石型碳酸鈣晶須，經(jīng)與高純原料對比發(fā)現，電石渣制備的納米碳酸鈣符合國家標準，并緩解了電石渣帶來(lái)的污染，此工藝為制備納米碳酸鈣提出了一種有效的工藝路線(xiàn)。
　　
　　朱敏等采用氯化銨對電石渣進(jìn)行預處理，后經(jīng)碳化制備納米碳酸鈣，結果表明，在氯化銨溶液濃度為8%時(shí)，電石渣的利用率達92%以上，經(jīng)過(guò)濾后得到球型納米碳酸鈣（平均粒徑為38nm），該工藝制得產(chǎn)品純度和白度分別達99.65%和98.60%，解決了雜質(zhì)對納米碳酸鈣造成純度低和白度差的問(wèn)題，為后續工業(yè)化應用提供了一條良好的工藝路線(xiàn)。
　　
　　此外，部分學(xué)者還針對溫度等不同工藝條件對超細納米碳酸鈣形貌、晶型的影響規律進(jìn)行了研究，得到球狀（90nm）、類(lèi)球狀（70nm）和針狀（80nm）納米碳酸鈣，均滿(mǎn)足《超微細碳酸鈣GB/T19590—2004》的質(zhì)量要求。同時(shí)，使用化學(xué)添加劑可控制晶核的形成和生長(cháng)速度，加入添加劑后晶體表面的活性部位被占據，可使碳酸鈣各晶面生長(cháng)速度減慢，抑制CaCO3的晶體生長(cháng)，并改變晶體形態(tài)，制備得到超細CaCO3。
　　
　　為了實(shí)現納米碳酸鈣工業(yè)制備，MAO等采用噴射反應器生產(chǎn)納米碳酸鈣，使用射流方式和高速攪拌實(shí)現CO2細化，使氣液充分接觸，增強氣液間的傳質(zhì)，通過(guò)控制氣體流量完成氣液反應，最終實(shí)現連續的碳化過(guò)程，為電石渣連續制備高附加值納米碳酸鈣提供了一種新方法。
　　
　　綜上，利用電石渣制備納米碳酸鈣時(shí)利用了大量CO2，同時(shí)可實(shí)現電石渣高附加值利用，但其通過(guò)化學(xué)添加劑表面改性時(shí)易產(chǎn)生廢水，不處理將會(huì )導致二次污染，后續需要進(jìn)一步對反應副產(chǎn)物進(jìn)行綜合考量，以實(shí)現電石渣循環(huán)利用。
　　
　　電石渣制備化工產(chǎn)品是以資源循環(huán)利用為目的，開(kāi)發(fā)綠色過(guò)程、降低技術(shù)成本將是未來(lái)研究的重點(diǎn)。制備高純度氧化鈣時(shí)，改變焙燒條件有助于提高塊狀氧化鈣的熱強度，但降低了電石渣中鈣基的活性，導致電石渣利用不充分，又因為電石渣含有S等雜質(zhì)，可能會(huì )影響循環(huán)制備的電石質(zhì)量，因此用量不宜過(guò)多；制備高附加值納米碳酸鈣時(shí)，雖然替代石灰石減少了粉塵和資源的浪費，但電石渣預處理過(guò)程中需要水洗和高溫煅燒，工藝仍過(guò)于復雜且能耗高，不利于廣泛應用，因此高效、低成本的預處理除雜、碳化和表面改性的新工藝，對于納米碳酸鈣的制備具有重要意義。
　　
　　資料來(lái)源：《趙立文,朱干宇,李少鵬,等.電石渣特性及綜合利用研究進(jìn)展[J].潔凈煤技術(shù),2021,27(03):13-26》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉載請注明出處！