1、电石渣简介
1.1 电石渣的概念
电石水解获取乙炔气体后的以氢氧化钙Ca(OH)2为主要成分的废渣。乙炔（C2H2）是基本有机合成工业的重要原料之一，以电石（CaC2）为原料，加水（湿法）生产乙炔的工艺简单成熟，至今已有60余年工业史，目前在我国仍占较大比重。1t电石加水可生成300多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厂头痛。
图1 露天堆放的电石渣照片
1.2 电石渣来源、产量及成分
n 电石渣原料的来源：聚氯乙烯树脂（PVC）化工厂、乙炔制造厂、聚乙烯醇制造厂。
n 电石渣的产量分析：乙炔是生产聚氯乙烯、聚氯乙烯树脂（PVC）的主要原料，按生产经验，每生产1 吨 PVC产品耗用电石1.5～1.6吨，同时每吨电石产生1.2 吨电石渣（干基），即每吨PVC约产生1.8吨干电石渣。 我国是PVC生产大国，2013年，国内PVC总产能达2746万吨，电石法PVC占80%以上，当年PVC产量为1500多万吨，电石法PVC产量为1370万吨，占80%以上，每年约产生电石渣2466万吨。全国电石渣的产量，见表1。
n 电石渣主要成分： 东南大学交通学院岩土工程研究所经过充分论证和实验对比，发现绝大部分电石渣的CaO的含量均在55%以上，有效氧化钙和氧化镁含量也在55%（III级钙质消石灰）以上，可以作为道路底基层或路基填料稳定剂使用。
1.3 环境影响分析
电石渣的有效成分和主要成分都为：氢氧化钙质量分数为90.1%，同时还含有氧化硅质量分数为3.5%，氧化铝质量分数为2.5%，及少量的碳酸钙、三氧化二铁、氧化镁、二氧化钛、碳渣、硫化钙等杂质。电石渣呈灰色，并伴有刺鼻的气味，电石渣浆80%左右的颗粒在l0～15µm之间，一般呈稀糊状，流动性差；电石渣的保水性很强，即使长期堆放的陈渣，其含水量质量分数为也高达40%以上；电石渣呈强碱性，数量庞大，运输成本高，且会造成二次污染；如果就地堆放，常给对周边的环境造成严重的环境污染，是我国清洁生产和资源循环利用的重点和难点。目前我国的电石渣只有很少量的用于混凝土和水泥浆，大部分的作为固体废渣，没有得到充分的利用。目前电石渣不但占用大量的土地堆放，而且污染堆放场地附近的水资源，容易风干起飞灰，形成粉尘和大气污染，是必须重视和优先处理和利用的工业废弃物。
2、电石渣的工程应用
2.1 电石渣在道路工程中应用
n 代替生石灰，加固过湿土路基填料 （掺量4%-8%）
n 代替二灰土（或生石灰），加固路基填土（掺量4%-8%）
n 代替灰土，加固道路底基层 （掺量12-20%）
2.2 工程案列
2.2.1 工程简介（原设计方案:灰土改良处理）
江苏省常州市境内、常州西绕城高速公路CRC-5标段，路基填土来自京杭大运河开挖土，其天然含水率为29%，最优含水率为14%，天然稠度为0.48，天然含水率远高于最优含水率且小于液限，并且天然稠度小于《公路路基施工规范JTGF10-2006》中土基干湿状态的分界稠度建议值（0.8），属于过湿土。这种土的含水量超过最佳含水量甚多，大部分压实荷载由孔隙中的自由水承受，强行压实会形成弹簧土，难以达到高等级公路的路基压实标准。项目用传统的无机添加剂生石灰对过湿土进行改良，然后进行路基填筑。传统改良剂石灰有以下缺点：
1、生石灰是由石灰石经高温煅烧而成，在生产过程中消耗大量的能源并释放二氧化碳气体，导致全球气候变暖，不符合我国当前节能减排的方针政策；
2、生石灰用于改良过湿土路基填料前，需要对生石灰进行消解及晾晒，极易形成大块的石灰结团，不利于与过湿土填料的充分均匀拌合；
3、石灰与过湿土填料拌合时，极易产生严重扬灰现象、污染周围环境，特别对于居民区危害更大。
2.2.2 电石渣加固过湿土实施方法
江苏省交通工程建设局与东南大学交通学院共同成立课题组，提出用工业废弃物电石渣改良过湿土路用性能，并与石灰的改良效果进行现场试验对比研究。
施工工艺：前期预翻晒电石渣（5月份预计3天翻晒时间即可）。施工工艺以及检测方法同石灰土（以及二灰土）。
应用效果：课题组开展了现场原位测试研究，对试验区路基填料的路用特性进行了质量检测。测试内容包括CBR、弯沉、动力贯入实验、灰剂量快速检测等。经过系列系统的试验结果对比分析，发现电石渣改良过湿土的各项力学性能指标都明显优于传统的石灰改良土和氯化钙改良土，且价格低廉，成本造价不及石灰改良剂的1/10。表2总结了电石渣改良土相对石灰改良土的优越特点。
表2 电石渣改良土与石灰改良土的各项指标对比
现场试验区成功地将电石渣这一工业废弃物用于改良过湿土路基填料，并且与传统改良剂石灰进行了对比，突出了电石渣在改良过湿土路基填料的优越性，对我国沿江、沿海地区高速公路建设中遇到过湿土及类似不良土的改良这一技术难题，提供了重要的工程借鉴和指导意义。同时，课题组经过调研，电石渣的年产量能够满足我国高速公路的建设要求。总之，将电石渣应用于过湿土路基填料的改良，能够满足道路质量要求，可以代替传统的石灰改良剂，同时解决了电石渣这一工业废弃物对周围环境的污染问题，具有良好的社会经济效益，符合我国废弃物循环利用、节能减排的方针政策，应用情景良好。
3. 授权发明专利
3.1过湿土壤固化剂及其对土壤进行固化的方法. 专利号： ZL200910032013.6. 授权时间：2011年02月09日. 授权国别：中国
3.2用于阻挡碱性液体扩散的覆土层和含有覆土层的路基。专利号：ZL201210506074, 授权时间：2014年07月09日. 授权国别：中国
东南大学岩土工程研究所
江苏东合南岩土工程技术研究有限公司
2015年5月25日
