中国粉体网讯 电石渣是乙炔生产过程中，通过电石(CaC₂)水解而产生的废弃物。其主要化学成分包括：65%~71%的CaO、2%~5%的SiO₂、<4%的Al₂O₃、<2%的MgO、<2%的Fe₂O₃。

电石渣制备碳酸钙

与其他碱性矿物的碳化机制类似，碳化电石渣的主要产物为碳酸钙。由于电石渣中含有较高含量的Ca(OH)₂，因此碳化后的电石渣更适合用于制备高纯度及特定晶型的碳酸钙沉淀物，如方解石(Cal-cite)、文石(Aragonite)和球霰石(Vaterite)。

通过采用不同的碳化方法、化学添加剂及表面活性剂，并对温度、搅拌条件、溶液pH、过饱和浓度等参数进行调控，可以定向生成特定形态的碳酸钙晶体。许多研究表明，电石渣是一种高效的钙基吸附剂，具有作为天然、低成本的CO₂捕获材料的潜力。

需要注意的是，以电石渣制备碳酸钙也有明显缺陷。

原料稳定性方面，电石渣成分波动较大，影响产品质量一致性。工艺优化方面，矿化反应效率与能耗水平仍需进一步提升。产品高值化方面，杂质去除难度大、成本高，电石渣中的杂质种类繁多，会影响纳米碳酸钙的产品质量和性能，可能限制其在医药、食品等高端领域的应用。

电石产业灰渣制备氧化钙、碳酸钙产品的技术发展趋势

电石渣-碳酸钙行业生命周期评价

从环境影响视角分析，电石渣循环利用虽表面呈现环境友好特征，但其含有的硅铝铁等杂质成分需通过预处理工序实现有效分离。这些额外的除杂工序可能导致能源消耗增加、化学试剂使用量上升等问题，其新增的环境压力是否可被固废减排效益所抵消仍需科学验证。

Zhang采用“化学浸取(NH₄Cl为浸取剂)+CO₂矿化法”得到轻质碳酸钙，对整个工艺过程的CO₂净减排率进行了LCA分析，矿化过程需要1154.69kW·h·(tCO₂)⁻¹能量(包括热能979.32kW·h·(tCO₂)⁻¹和电能为175.37kW·h·(tCO₂)⁻¹，CO₂净减排率为35.8%。

张峰杰等探讨了煅烧-磁选-旋风-矿化（技术路线1)、煅烧-旋风-沉降-矿化(技术路线3)和浸取-矿化(技术路线5)三条工艺路线在制备纳米碳酸钙过程中的综合环境效应与经济效益。结果表明：技术路线1、3、5的初期投资成本分别为651.85万元、690.55万元和678.05万元，月净利润分别为16.98万元、10.34万元和8.02万元，投资回报周期分别为3.23年、5.57年和7.05年。因此，煅烧-旋风-磁选-矿化和煅烧-磁选-沉降-矿化工艺的投资回报周期短，是具经济优势的选择。

电石渣制备碳酸钙技术

绿色高纯碳酸钙

5月8日，全国首套大规模二氧化碳化学链矿化工业化示范装置在宁东能源化工基地开工建设。项目采用原初科技研发的二氧化碳化学链矿化利用核心技术，将煤制甲醇装置尾气中的CO₂与乙炔装置副产电石渣，转化为高纯度碳酸钙产品。建成后可年捕集利用10万吨CO₂、消纳26万吨电石渣、年产22.8万吨高纯度微米级、纳米级碳酸钙产品。

颜鑫等探究了以电石渣等钙镁废渣为原料来制备绿色碳酸钙的三种路径。

（1）单纯的CO₂碳化法，只能生产出粒径粗大的普通轻钙产品；

（2）CO₂碳化+湿法研磨可生产D50在1-2μm的微细轻钙；

（3）可溶性碳酸盐预碳化+CO₂碳化所组成的两级复合碳化法可生产高纯度纳米级轻钙。

近期，颜鑫教授创新的可溶性碳酸盐预碳化+CO₂碳化组合工艺取得全新研究进展。年产100吨高纯碳酸钙中试项目试产成功，已经产出纯度99.9%碳酸钙，其中镉、砷、铅、汞等有害元素的含量远低于食品级轻质酸钙的国家标准或无法检出，产品可用做电子级CaCO₃和食品级CaCO₃，价值是普通PCC价格的2-10倍。

绿色高纯碳酸钙 颜鑫教授供图

整体而言，上述工艺经济效益、环境效益和社会效益显著。但该工艺也还存在不足之处，设备材质必须考虑腐蚀问题，产出的碳酸钙密度比常规轻钙或纳米钙大。

碳酸钙晶须

姚金等提出了一种以电石渣为原料矿化CO₂联产碳酸钙晶须的技术，通过调节工艺条件实现了对碳酸化产物晶型与形貌的调控，在优化条件下所获产物晶型为单一纤维状文石；碳化反应中CO₂流速、反应温度和反应时间的增加均有利于碳酸化产物向热力学性质更稳定的晶型转变；此外，碳酸化反应滤液可循环用于Ca(OH)₂的浸出。

球霰石碳酸钙

常进刚等以电石渣为原料，在电石渣-NH₄Cl-CO₂常压体系中添加5种不同晶型控制剂制备球霰石型碳酸钙，考察Ca²⁺浓度和六偏磷酸钠[(NaPO₃)₆)]添加量等因素对矿化效果及矿化液稳定性的影响。结果表明：当(NaPO₃)₆的加入量为1g(NaPO₃)₆/100gCaCO₃，同时溶液体系的Ca²⁺浓度为1.05mol/L时，可以成功制备出均匀分散的球霰石型碳酸钙，研究结果为精准调控碳酸钙产品的微观形貌提供关键的技术参数。

结语

我国已建成电石渣制备纳米碳酸钙生产线主要分布在宁夏、内蒙古、新疆等电石产业集聚区。龙头企业如中石化（宁夏）、宁夏英力特化工、内蒙古君正能源化工等，已实现纳米碳酸钙产品的系列化开发，涵盖多个品类。市场数据显示，电石渣基纳米碳酸钙在PVC管材、轮胎、密封胶等领域已实现规模化应用，市场占有率稳步提升。

参考文献：

常进刚：电石渣矿化CO₂制备球霰石型碳酸钙及其晶型控制研究，国电电力大同发电有限责任公司

金周政：典型钙基工业固废矿化过程与建材化利用研究进展，天津大学

张峰杰:电石渣杂质去除工艺及矿化CO₂制备高纯纳米碳酸钙研究，山西大学

颜鑫：绿色碳酸钙生产新工艺，湖南化工职业技术学院

ZHANG T, CHU G, LYU J, et al. CO₂ mineralization of carbide slag for the productionof light calcium carbonates[J]. Chinese Journal of Chemical Engineering, 2022, 43: 86-98.

(中国粉体网编辑整理/昧光)

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