制备电石的方法
【专利摘要】本发明公开了制备电石的方法。该方法包括：将含碳原料、生石灰和添加剂分别进行细磨处理，以便得到含碳原料颗粒、生石灰颗粒和添加剂颗粒，其中，所述添加剂含有氧化铁和碳酸钙；将所述含碳原料颗粒、所述生石灰颗粒和所述添加剂颗粒进行混合处理，以便得到混合物料；将所述混合物料进行成团处理，以便得到混合球团；以及将所述混合物料进行冶炼处理，以便获得电石。该方法降低了冶炼反应温度和工艺能耗。
【专利说明】
制备电石的方法
技术领域
[0001]本发明涉及制备电石的方法。
【背景技术】
[0002]电石学名碳化钙(CaC2),是重要的煤化工产品和基础化工原料，主要用于生产乙炔及乙炔基化工产品，我国70%以上的PVC生产源于电石乙炔，电石对我国经济发展具有十分重要的作用。
[0003]电石生产工艺采用块状原料和移动床反应器，供热方式有电热法和氧热法两种，一般多采用电热法。目前普遍采用的电热法生产CaC2的具体过程为:将含碳原料和含CaO原料的混合物加入电炉，利用炉内电弧加热至2200 °C高温使加入的两种原料发生反应生成熔融产物电石(CaC2)。该工艺的缺陷主要有:一、该工艺使用5-30mm块状原料和电弧高温加热(2200°C)导致了目前电石生产工艺的“高温、高能耗”弊端。二、该工艺中小于5mm的原料被废弃，造成资源浪费。
[0004]因此，现有电石生产工艺有待改进。
【发明内容】
[0005]本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种制备电石的方法，该方法通过在冶炼过程中加入含有氧化铁和碳酸钙的添加剂，实现了在低温条件下冶炼生产电石，并且该方法的能耗小，产能高。
[0006]根据本发明的一个方面，本发明提供了一种制备电石的方法。根据本发明的实施例，该方法包括:将含碳原料、生石灰和添加剂分别进行细磨处理，以便得到含碳原料颗粒、生石灰颗粒和添加剂颗粒，其中，所述添加剂含有氧化铁和碳酸钙;将所述含碳原料颗粒、所述生石灰颗粒和所述添加剂颗粒进行混合处理，以便得到混合物料;将所述混合物料进行成团处理，以便得到混合球团；以及将所述混合物料进行冶炼处理，以便获得电石。
[0007]根据本发明实施例的制备电石的方法，一方面通过在冶炼过程中加入含有氧化铁和碳酸钙的添加剂，实现了在低温条件下冶炼生产电石，另一方面，对原料进行细磨处理，提尚原料比表面积，增大两种原料的接触面积，提尚原料传质和传热效率，提尚反应速率，降低了电石冶炼反应温度和工艺能耗。此外，冶炼反应温度低，进一步对设备耐热性的要求降低，从而降低设备投资成本。
[0008]另外，根据本发明上述实施例的制备电石的方法，还可以具有如下附加的技术特征:
[0009]根据本发明的实施例，所述含碳原料颗粒、所述生石灰颗粒和所述添加剂颗粒的平均粒径均为不大于70μπι。
[0010]根据本发明的实施例，所述添加剂颗粒中氧化铁的质量与所述生石灰颗粒中氧化钙的质量的比例为(0.5-20): 100。根据本发明的优选实施例，所述添加剂颗粒中氧化铁的质量与所述生石灰颗粒中氧化钙的质量的比例为(1-1 O): 100。
[0011]根据本发明的实施例，所述添加剂颗粒中碳酸钙的质量与所述生石灰颗粒中氧化钙的质量的比例为(3-50): 100。根据本发明的优选实施例，所述添加剂颗粒中碳酸钙的质量与所述生石灰颗粒中氧化钙的质量的比例为(3-10): 100。
[0012]根据本发明的实施例，所述含碳原料的碳含量为不小于40质量％。根据本发明的优选实施例，所述含碳原料的碳含量为不小于60质量％。
[0013]根据本发明的实施例，所述生石灰为生石灰。
[0014]根据本发明的实施例，所述生石灰的氧化钙含量不低于90质量％。
[0015]根据本发明的实施例，该方法进一步包括:在所述成团处理前，所述混合处理后，对所述混合物料进行润磨处理，以便得到润磨后的混合物料。
[0016]根据本发明的实施例，所述冶炼处理的温度为1700_1850°C。
[0017]根据本发明的实施例，所述含碳原料为煤或兰炭。
[0018]根据本发明实施例的制备电石的方法，至少具有下列优点之一:
[0019](I)将原料磨细处理后采用润磨方式对物料进行处理，提高原料比表面积，增大两种原料的接触面积，提高原料传质和传热效率，提高反应速率，降低了电石反应温度和工艺能耗。
[0020](2)在冶炼过程中，使用含有Fe2O3及CaO的添加剂，促进了电石生产反应的进行，提尚电石品质。
[0021](3)反应温度低，对设备耐热性的要求降低，从而降低设备投资成本。
[0022](4)普通煤、兰炭作为含碳原料，替代了高成本焦炭，显著降低电石生产成本。
[0023](5)传统工艺中小于5mm的原料被弃用，造成资源浪费，本发明实施例的方法中的原料几乎完全得到利用，降低了原料成本。
[0024]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0025]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0026]图1显示了根据本发明一个实施例的制备电石的方法的流程示意图；
[0027]图2显示了根据本发明一个实施例的制备电石的方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0028]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0029]需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。进一步地，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0030]根据本发明的一个方面，本发明提供了一种制备电石的方法。参考图1，根据本发明的实施例，对该方法进行解释说明，该方法包括:
[0031]SlOO细磨处理
[0032]根据本发明的实施例，将含碳原料、生石灰和添加剂分别进行细磨处理，得到含碳原料颗粒、生石灰颗粒和添加剂颗粒，其中，添加剂含有氧化铁和碳酸钙。由此，一方面通过在冶炼原料中加入含有氧化铁和碳酸钙的添加剂，实现了在低温条件下冶炼生产电石，另一方面，通过对原料进行细磨处理，提高原料比表面积，增大两种原料的接触面积，提高原料传质和传热效率，提高反应速率，降低了电石反应温度和工艺能耗。此外，冶炼反应温度低，进一步对设备耐热性的要求降低，从而降低设备投资成本。同时，原料粒径小，使原料几乎完全得到利用，避免了传统工艺中小于5_的原料无法应用的问题，降低了原料成本。
[0033]其中，需要说明的是，本发明实施例的添加剂，即可以由纯的氧化铁和碳酸钙组成，也可以含有其它化合物。
[0034]根据本发明的具体实施例，含碳原料颗粒、生石灰颗粒和添加剂颗粒的平均粒径均为不大于70μπι。发明人经大量研究发现，当反应原料的平均粒径均为不大于70μπι时，原料比表面积高，两种原料的接触面积大，原料传质和传热效率高，反应速率快。此外，传统工艺中小于5mm的原料被弃用，造成资源浪费，本发明实施例的方法采用的原料粒径小，使原料几乎完全得到利用，降低了原料成本。
[0035]根据本发明的实施例，添加剂中氧化铁的加入比例不受特别的限制，只要能降低冶炼温度即可。根据本发明的具体实施例，添加剂颗粒中氧化铁的质量与生石灰颗粒中氧化钙的质量的比例为(0.5-20): 100。由此，添加剂对电石冶炼反应的催化效果好，冶炼温度低，时间短，电石的品质好。根据本发明的优选实施例，添加剂颗粒中氧化铁的质量与生石灰颗粒中氧化钙的质量的比例为(1-10): 100。由此，添加剂对电石冶炼反应的催化效果佳，冶炼温度更低，时间更短，电石的品质更佳。
[0036]根据本发明的实施例，添加剂中碳酸钙的加入比例不受特别的限制，只要能降低冶炼温度即可。根据本发明的具体实施例，添加剂颗粒中碳酸钙的质量与生石灰颗粒中氧化钙的质量的比例为(3-50): 100。由此，添加剂对电石冶炼反应的催化效果好，冶炼温度低，时间短，电石的品质好。根据本发明的优选实施例，添加剂颗粒中碳酸钙的质量与生石灰颗粒中氧化钙的质量的比例为(3-10): 100。由此，添加剂对电石冶炼反应的催化效果佳，冶炼温度更低，时间更短，电石的品质更佳。
[0037]根据本发明的实施例，含碳原料的碳含量不受特别的限制，只要能与生石灰反应生成电石即可。根据本发明的具体实施例，含碳原料的碳含量为不小于40质量％。由此，含碳原料的碳含量适宜，电石质量好。根据本发明的优选实施例，含碳原料的碳含量为不小于60质量％。由此，含碳原料的碳含量更适宜，电石质量佳。
[0038]根据本发明的实施例，含碳原料为煤或兰炭，其中，煤为普通煤即可。由此，以煤或兰炭作为含碳原料，替代了高成本的焦炭，显著降低电石生产成本。
[0039]根据本发明的具体实施例，生石灰为生石灰。由此，电石反应的反应物活性高，促进电石反应的进行，电石品质好。
[0040]根据本发明的具体实施例，生石灰的氧化钙含量不低于90质量％。由此，生石灰的氧化I丐含量尚，杂质少，电石品质好。
[0041 ] S200混合处理
[0042]根据本发明的实施例，将含碳原料颗粒、生石灰颗粒和添加剂颗粒进行混合处理，得到混合物料。由此，使反应原料均匀分散，制备得到的电石的品质好。
[0043]根据本发明的一些实施例，该方法进一步包括:将混合物料进行成团处理，得到物料团块。由此，原料的粒径适宜，便于后续进行冶炼处理。
[0044]S300成团处理
[0045]根据本发明的实施例，将混合物料进行成团处理，得到混合球团。由此，冶炼原料的粒径适宜，便于用于冶炼装置。
[0046]S400冶炼处理
[0047]将混合物料进行冶炼处理，获得电石。利用该混合物料，仅需低温冶炼即可制备得到优质的电石。根据本发明的一些实施例，利用本发明的方法得到的电石为发气量大于255L/kg的固态电石。
[0048]根据本发明的具体实施例，冶炼处理的温度为1700-1850°C。由此，反应的温度低，能耗成本少。同时，对冶炼设备耐热性的要求也进一步降低了，从而冶炼设备的投资成本更低。
[0049]参考图2，根据本发明的实施例，该方法进一步包括:
[0050]S500润磨处理
[0051 ] 在所述成团处理前，所述混合处理后，对所述混合物料进行润磨处理，以便得到润磨后的混合物料。通过对原料进行润磨处理，提高原料比表面积，增大两种原料的接触面积，提高原料传质和传热效率，提高反应速率，降低了电石反应温度和工艺能耗。
[0052]下面参考具体实施例，对本发明进行说明，需要说明的是，这些实施例仅仅是说明性的，而不能理解为对本发明的限制。
[0053]实施例1
[0054]以生石灰和无烟煤为原料制备电石，其中，生石灰中CaO含量为93.56%，无烟煤中固定碳含量为74.80%,具体方法如下:
[0055](I)将CaO含量为93.56 %的生石灰及固定碳含量74.80 %的无烟煤进行细磨处理，得到平均粒径20μπι以下的石灰石粉末及无烟煤粉末。
[0056](2)将石灰石粉末及无烟煤粉末按照碳与CaO的摩尔比为3.0:1的比例进行配料，同时向混合物中配入细粒级的添加剂Fe2O3及细粒级的CaCO3，Fe2O3配入量为CaO重量的I %，CaCO3配入量为CaO重量的3 %，将上述原料进行混合。
[0057](3)将混合后的原料润磨20min以增大细粒级物料间的接触面积。
[0058](4)将润磨后的物料配入粘结剂后在圆盘造球机上制成直径8_16mm的球团。
[0059](5)将球团放置于高温炉内进行电石生成反应，反应温度1700°C，时间150min。反应结束后，电石产品随炉冷却至50°C时取出，通过电石发气量测定装置测得发气量为256L/
kg ο
[0060]实施例2
[0061 ] 以生石灰和兰炭为原料制备电石，其中，生石灰中CaO含量为97.21%，兰炭中固定碳含量为81.50%，具体方法如下:
[0062](I)将CaO含量为97.21 %的生石灰及固定碳含量81.50 %的兰炭进行细磨处理，得到平均粒径30μπι以下的石灰石粉末及兰炭粉末。
[0063](2)将石灰石粉末及兰炭粉末按照碳与CaO的摩尔比为3.2:1的比例进行配料，同时向混合物中配入细粒级的添加剂Fe2O3和CaCO3，Fe2O3配入量为CaO重量的10%，CaCO3配入量为CaO重量的10%，将上述原料进行混合。
[0064](3)将混合后的原料润磨后在压球机压制成32mmX 27mmX 15mm的椭圆形球团。
[0065](4)将球团放置于高温炉内进行电石生成反应，反应温度1800°C，时间120min。反应结束后，电石产品随炉冷却至40°C时取出，通过电石发气量测定装置测得发气量为281L/
kg ο
[0066]实施例3
[0067]以生石灰和煤为原料制备电石，其中，生石灰中CaO含量为95.2%，煤中固定碳含量为55%，具体方法如下:
[0068](I)将CaO含量为95.2%的生石灰及固定碳含量55 %的煤进行细磨处理，得到平均粒径7 Oym以下原料粉末。
[0069](2)将两种原料粉末按照C与CaO的摩尔比为3.4:1的比例进行配料，同时向混合物中配入添加剂Fe2O3及CaCO3,其中，Fe2O3配入量为CaO重量的5% ,CaCO3配入量为CaO重量的30%，将上述原料进行混合。
[0070](3)将混合后的原料润磨制球，将球团放置于高温炉内进行电石生成反应，反应温度1850°C，时间60min，制备得到电石，该电石测定其发气量为270L/kg。
[0071]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0072]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
【主权项】
1.一种制备电石的方法，其特征在于，包括: 将含碳原料、生石灰和添加剂进行细磨处理，以便得到含碳原料颗粒、生石灰颗粒和添加剂颗粒，其中，所述添加剂含有氧化铁和碳酸钙，所述含碳原料为煤或兰炭； 将所述含碳原料颗粒、所述生石灰颗粒和所述添加剂颗粒进行混合处理，以便得到混合物料； 将所述混合物料进行成团处理，以便得到混合球团；以及 将所述混合球团进行冶炼处理，以便获得电石。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含碳原料颗粒、所述生石灰颗粒和所述添加剂颗粒的平均粒径均为不大于70μπι。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述添加剂颗粒中氧化铁的质量与所述生石灰颗粒中氧化钙的质量的比例为(0.5-20):1OO，优选地，为(1-10):100。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述添加剂颗粒中碳酸钙的质量与所述生石灰颗粒中氧化钙的质量的比例为(3-50): 100，优选地，为(3-10):100。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含碳原料的碳含量为不小于40质量％，优选地，为不小于60质量％。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生石灰的氧化钙含量不低于90质M%。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括: 在所述成团处理前，所述混合处理后，对所述混合物料进行润磨处理，以便得到润磨后的混合物料。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冶炼处理的温度为1700-1850°C。
【文档编号】C01B31/32GK105905905SQ201610430260
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月16日
【发明人】王静静, 宋文臣, 李红科, 曹志成, 薛逊, 吴道洪
【申请人】神雾环保技术股份有限公司