1、電石渣簡介
1.1 電石渣的概念
電石水解獲取乙炔氣體后的以氫氧化鈣Ca(OH)2為主要成分的廢渣。乙炔（C2H2）是基本有機合成工業(yè)的重要原料之一，以電石（CaC2）為原料，加水（濕法）生產(chǎn)乙炔的工藝簡單成熟，至今已有60余年工業(yè)史，目前在我國仍占較大比重。1t電石加水可生成300多kg乙炔氣，同時生成10 t含固量約12%的工業(yè)廢液，俗稱電石渣漿。它的處置一直令生產(chǎn)廠頭痛。
圖1 露天堆放的電石渣照片
1.2 電石渣來源、產(chǎn)量及成分
n 電石渣原料的來源：聚氯乙烯樹脂（PVC）化工廠、乙炔制造廠、聚乙烯醇制造廠。
n 電石渣的產(chǎn)量分析：乙炔是生產(chǎn)聚氯乙烯、聚氯乙烯樹脂（PVC）的主要原料，按生產(chǎn)經(jīng)驗，每生產(chǎn)1 噸 PVC產(chǎn)品耗用電石1.5～1.6噸，同時每噸電石產(chǎn)生1.2 噸電石渣（干基），即每噸PVC約產(chǎn)生1.8噸干電石渣。 我國是PVC生產(chǎn)大國，2013年，國內(nèi)PVC總產(chǎn)能達2746萬噸，電石法PVC占80%以上，當年PVC產(chǎn)量為1500多萬噸，電石法PVC產(chǎn)量為1370萬噸，占80%以上，每年約產(chǎn)生電石渣2466萬噸。全國電石渣的產(chǎn)量，見表1。
n 電石渣主要成分： 東南大學(xué)交通學(xué)院巖土工程研究所經(jīng)過充分論證和實驗對比，發(fā)現(xiàn)絕大部分電石渣的CaO的含量均在55%以上，有效氧化鈣和氧化鎂含量也在55%（III級鈣質(zhì)消石灰）以上，可以作為道路底基層或路基填料穩(wěn)定劑使用。
1.3 環(huán)境影響分析
電石渣的有效成分和主要成分都為：氫氧化鈣質(zhì)量分數(shù)為90.1%，同時還含有氧化硅質(zhì)量分數(shù)為3.5%，氧化鋁質(zhì)量分數(shù)為2.5%，及少量的碳酸鈣、三氧化二鐵、氧化鎂、二氧化鈦、碳渣、硫化鈣等雜質(zhì)。電石渣呈灰色，并伴有刺鼻的氣味，電石渣漿80%左右的顆粒在l0～15µm之間，一般呈稀糊狀，流動性差；電石渣的保水性很強，即使長期堆放的陳渣，其含水量質(zhì)量分數(shù)為也高達40%以上；電石渣呈強堿性，數(shù)量龐大，運輸成本高，且會造成二次污染；如果就地堆放，常給對周邊的環(huán)境造成嚴重的環(huán)境污染，是我國清潔生產(chǎn)和資源循環(huán)利用的重點和難點。目前我國的電石渣只有很少量的用于混凝土和水泥漿，大部分的作為固體廢渣，沒有得到充分的利用。目前電石渣不但占用大量的土地堆放，而且污染堆放場地附近的水資源，容易風(fēng)干起飛灰，形成粉塵和大氣污染，是必須重視和優(yōu)先處理和利用的工業(yè)廢棄物。
2、電石渣的工程應(yīng)用
2.1 電石渣在道路工程中應(yīng)用
n 代替生石灰，加固過濕土路基填料 （摻量4%-8%）
n 代替二灰土（或生石灰），加固路基填土（摻量4%-8%）
n 代替灰土，加固道路底基層 （摻量12-20%）
2.2 工程案列
2.2.1 工程簡介（原設(shè)計方案:灰土改良處理）
江蘇省常州市境內(nèi)、常州西繞城高速公路CRC-5標段，路基填土來自京杭大運河開挖土，其天然含水率為29%，最優(yōu)含水率為14%，天然稠度為0.48，天然含水率遠高于最優(yōu)含水率且小于液限，并且天然稠度小于《公路路基施工規(guī)范JTGF10-2006》中土基干濕狀態(tài)的分界稠度建議值（0.8），屬于過濕土。這種土的含水量超過最佳含水量甚多，大部分壓實荷載由孔隙中的自由水承受，強行壓實會形成彈簧土，難以達到高等級公路的路基壓實標準。項目用傳統(tǒng)的無機添加劑生石灰對過濕土進行改良，然后進行路基填筑。傳統(tǒng)改良劑石灰有以下缺點：
1、生石灰是由石灰石經(jīng)高溫煅燒而成，在生產(chǎn)過程中消耗大量的能源并釋放二氧化碳氣體，導(dǎo)致全球氣候變暖，不符合我國當前節(jié)能減排的方針政策；
2、生石灰用于改良過濕土路基填料前，需要對生石灰進行消解及晾曬，極易形成大塊的石灰結(jié)團，不利于與過濕土填料的充分均勻拌合；
3、石灰與過濕土填料拌合時，極易產(chǎn)生嚴重揚灰現(xiàn)象、污染周圍環(huán)境，特別對于居民區(qū)危害更大。
2.2.2 電石渣加固過濕土實施方法
江蘇省交通工程建設(shè)局與東南大學(xué)交通學(xué)院共同成立課題組，提出用工業(yè)廢棄物電石渣改良過濕土路用性能，并與石灰的改良效果進行現(xiàn)場試驗對比研究。
施工工藝：前期預(yù)翻曬電石渣（5月份預(yù)計3天翻曬時間即可）。施工工藝以及檢測方法同石灰土（以及二灰土）。
應(yīng)用效果：課題組開展了現(xiàn)場原位測試研究，對試驗區(qū)路基填料的路用特性進行了質(zhì)量檢測。測試內(nèi)容包括CBR、彎沉、動力貫入實驗、灰劑量快速檢測等。經(jīng)過系列系統(tǒng)的試驗結(jié)果對比分析，發(fā)現(xiàn)電石渣改良過濕土的各項力學(xué)性能指標都明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的石灰改良土和氯化鈣改良土，且價格低廉，成本造價不及石灰改良劑的1/10。表2總結(jié)了電石渣改良土相對石灰改良土的優(yōu)越特點。
表2 電石渣改良土與石灰改良土的各項指標對比
現(xiàn)場試驗區(qū)成功地將電石渣這一工業(yè)廢棄物用于改良過濕土路基填料，并且與傳統(tǒng)改良劑石灰進行了對比，突出了電石渣在改良過濕土路基填料的優(yōu)越性，對我國沿江、沿海地區(qū)高速公路建設(shè)中遇到過濕土及類似不良土的改良這一技術(shù)難題，提供了重要的工程借鑒和指導(dǎo)意義。同時，課題組經(jīng)過調(diào)研，電石渣的年產(chǎn)量能夠滿足我國高速公路的建設(shè)要求。總之，將電石渣應(yīng)用于過濕土路基填料的改良，能夠滿足道路質(zhì)量要求，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的石灰改良劑，同時解決了電石渣這一工業(yè)廢棄物對周圍環(huán)境的污染問題，具有良好的社會經(jīng)濟效益，符合我國廢棄物循環(huán)利用、節(jié)能減排的方針政策，應(yīng)用情景良好。
3. 授權(quán)發(fā)明專利
3.1過濕土壤固化劑及其對土壤進行固化的方法. 專利號： ZL200910032013.6. 授權(quán)時間：2011年02月09日. 授權(quán)國別：中國
3.2用于阻擋堿性液體擴散的覆土層和含有覆土層的路基。專利號：ZL201210506074, 授權(quán)時間：2014年07月09日. 授權(quán)國別：中國
東南大學(xué)巖土工程研究所
江蘇東合南巖土工程技術(shù)研究有限公司
2015年5月25日
