制备固态电石的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于化工领域，具体而言，本发明涉及一种制备固态电石的方法。
【背景技术】
[0002] 电石是重要的煤化工产品以及基础化工原料，主要用于生产乙炔以及乙炔基化工 产品，尤其用于生产PVC(聚氯乙烯），曾被誉为"有机合成工业之母"。我国能源特征是煤 炭储量大、石油储量小，所以电石生产对于工业经济发展意义重大，近十年来电石产量逐年 递增。
[0003] 电石生产目前主要采用电炉冶炼方法，粒度在5?30mm的含碳物料与含钙物料在 电炉中由电弧加热到2000°C以上，高温环境下碳元素还原氧化钙生成CaC2产物，液态的电 石物料从电炉底部间断排出。该生产工艺的缺陷表现在几个方面：第一，原料要求苛刻，传 统工艺对于碳素材料的要求是固定碳含量多84%、灰份< 15%、挥发份< 1.6%，能够满足 这些要求的只有焦炭、半焦以及一些优质无烟煤，而这些原料储量十分有限，价格不菲；第 二，电炉热效率仅为50%，电耗高达3250kWh/t电石左右；第三，在原料破碎过程中会伴有 15?20%的原料由于粒度小于5mm而被废弃，造成资源的严重浪费；第四，生产的电石产品 为液态，对于炉窑、电极的侵蚀严重；此外液态电石的处理需要电石埚冷却、脱模、破碎等工 序，工艺复杂，环境污染严重。
[0004] 因此，现有的电石生产技术有待进一步改进。
【发明内容】
[0005] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的 一个目的在于提出一种制备固态电石的方法，该方法可以同时制备得到固态电石、煤气和 煤焦油，并且显著降低电石生产成本。
[0006] 在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备固态电石的方法，包括：
[0007] (1)将碳素材料和含钙材料进行细磨，以便分别得到碳素材料粉末和含钙材料粉 末；
[0008] (2)将含有所述碳素材料粉末和所述含钙材料粉末的混合物与粘结剂进行混合、 润磨处理，以便得到混合物料；
[0009] (3)将所述混合物料进行成型处理，以便得到物料球团；以及
[0010] (4)陆续将所述物料球团向转底炉内进行布料，随着所述转底炉炉底的运转，所述 物料球团依次在辐射管热解炉腔内进行热解处理，在冶炼炉腔内于1200?1380摄氏度下 进行冶炼处理，最终得到固态电石、煤气和煤焦油。
[0011] 根据本发明实施例的制备固态电石的方法通过将碳素材料和含钙材料进行细磨 处理，得到超细粒级物料，可以增加物料比表面积和接触面积，进而显著降低冶炼过程反应 活化能，从而提高电石生产效率，同时采用转底炉对物料球团依次进行热解处理和冶炼处 理，可以同时制备得到固态电石、煤气和煤焦油，从而显著提高产品的附加值，另外，通过严 格控制冶炼处理温度在物料球团体系熔点温度以下，使得在整个冶炼过程中球团只发生收 缩，而没有软化和熔化，从而制备得到固态电石，由此避免了液态电石对炉窑耐火材料、电 极的侵蚀问题且显著降低了电石生产成本，并且所得到的固态电石发气量可以达到300L/ kg〇
[0012] 另外，根据本发明上述实施例的制备固态电石的方法还可以具有如下附加的技术 特征：
[0013] 在本发明的一些实施例中，所述碳素材料的固定碳含量为50?65wt%。由此，可 以显著降低电石生产成本。
[0014] 在本发明的一些实施例中，所述碳素材料为褐煤、烟煤或长焰煤。由此，可以进一 步降低电石生产成本。
[0015] 在本发明的一些实施例中，所述含钙材料为生石灰，其中，所述生石灰中氧化钙含 量为88?95wt%。由此，可以进一步降低电石生产成本。
[0016] 在本发明的一些实施例中，所述碳素材料粉末和所述含钙材料粉末的平均粒径分 别独立地不高于30微米，优选不高于10微米。由此，可以显著增加物料比表面积和接触面 积，从而显著提高电石生产效率。
[0017] 在本发明的一些实施例中，在所述混合物中，所述碳素材料粉末和所述含钙材料 粉末按照固定碳与氧化钙摩尔比为2. 6?2. 8:1进行混合，所述粘结剂的用量为含有所述 碳素材料粉末和所述含钙材料粉末的混合物的总质量的8?10%。由此，可以显著提高电 石生产效率。
[0018] 在本发明的一些实施例中，所述粘结剂为焦油和糖蜜中的至少一种。
[0019] 在本发明的一些实施例中，所述物料球团的平均粒径为8?30毫米。由此，可以 进一步提尚电石生广效率。
[0020] 在本发明的一些实施例中，所述热解处理的温度为500?1000摄氏度，所述冶炼 处理的时间为15?60分钟。由此，可以进一步降低电石生产成本。
[0021] 在本发明的一些实施例中，所述冶炼炉腔包括第一至第三温区，所述第一温区温 度为1200?1250摄氏度，所述第二温区温度为1300?1350摄氏度，所述第三温区温度为 1350?1380摄氏度。由此，可以进一步提高电石生产效率。
[0022] 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】
[0023] 图1是根据本发明一个实施例的制备固态电石的方法流程示意图。
【具体实施方式】
[0024] 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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0025] 在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备固态电石的方法。下面参考图1对 本发明实施例的制备固态电石的方法进行详细描述。根据本发明的实施例，该方法包括：
[0026] SlOO:将碳素材料和含钙材料进行细磨
[0027] 根据本发明的实施例，将碳素材料和含钙材料进行细磨，从而可以得到碳素材料 粉末和含钙材料粉末。发明人发现，后续冶炼过程为固态反应，液相生成量很少，使得离子 间的迀移扩散困难，从而导致反应速度慢，而通过将碳素材料和含钙材料进行细磨处理，得 到超细粒级物料，可以增加物料比表面积和接触面积，进而显著降低后续冶炼过程还原反 应活化能，从而使得还原反应可以在较低的温度下进行，由此可以显著提高电石生产效率， 并且显著降低电石生产成本。
[0028] 根据本发明的实施例，碳素材料的固定碳含量可以为50?65wt%，例如碳素材 料可以为褐煤、烟煤或长焰煤，含钙材料可以为生石灰，其中，生石灰中氧化钙含量可以为 88?95wt%。发明人发现，采用低固定碳、高挥发分的劣质煤作为原料，经过后续的热解处 理，可以得到高固定碳和低挥发分的含碳原料，从而满足电石生产过程中对原料的要求，较 传统工艺相比，可以明显降低电石生产原料成本，且拓宽原料来源，同时丰富了产品种类， 在得到固态电石的同时，得到煤气和煤焦油，从而提高了产品附加值。
[0029] 根据本发明的实施例，得到含碳材料粉末和含钙材料粉末的粒径并不受特别限 制，根据本发明的具体实施例，含碳材料粉末和含钙材料粉末的平均粒径可以分别独立地 不高于30微米，优选不高于10微米。发明人发现，传统工艺中兰炭或焦炭以及生石灰块， 粒度在5?30_，由于电炉中兰炭或焦炭与生石灰块没有紧密接触，需要电炉冶炼温度为 2200°C?2300°C，并且只有在此高温下，才能使得物料产生熔化，继而产生液态熔融反应生 成电石，这种工艺就造成电炉热效率仅为50 %，而且生产每吨电石电耗高达约3250kWh左 右；同时，这种传统冶炼工艺也造成原料破碎过程中会伴有15?20wt%的原料由于粒度 小于5mm而被废弃，造成资源的浪费。本发明将将碳素材料、含钙材料和铁粉进行细磨，充 分混合使得碳素材料与含钙