制備電石的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了制備電石的方法。該方法包括：將含碳原料、生石灰和添加劑分別進(jìn)行細(xì)磨處理，以便得到含碳原料顆粒、生石灰顆粒和添加劑顆粒，其中，所述添加劑含有氧化鐵和碳酸鈣；將所述含碳原料顆粒、所述生石灰顆粒和所述添加劑顆粒進(jìn)行混合處理，以便得到混合物料；將所述混合物料進(jìn)行成團(tuán)處理，以便得到混合球團(tuán)；以及將所述混合物料進(jìn)行冶煉處理，以便獲得電石。該方法降低了冶煉反應(yīng)溫度和工藝能耗。
【專利說明】
制備電石的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及制備電石的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電石學(xué)名碳化鈣(CaC2),是重要的煤化工產(chǎn)品和基礎(chǔ)化工原料，主要用于生產(chǎn)乙炔及乙炔基化工產(chǎn)品，我國70%以上的PVC生產(chǎn)源于電石乙炔，電石對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有十分重要的作用。
[0003]電石生產(chǎn)工藝采用塊狀原料和移動床反應(yīng)器，供熱方式有電熱法和氧熱法兩種，一般多采用電熱法。目前普遍采用的電熱法生產(chǎn)CaC2的具體過程為:將含碳原料和含CaO原料的混合物加入電爐，利用爐內(nèi)電弧加熱至2200 °C高溫使加入的兩種原料發(fā)生反應(yīng)生成熔融產(chǎn)物電石(CaC2)。該工藝的缺陷主要有:一、該工藝使用5-30mm塊狀原料和電弧高溫加熱(2200°C)導(dǎo)致了目前電石生產(chǎn)工藝的“高溫、高能耗”弊端。二、該工藝中小于5mm的原料被廢棄，造成資源浪費。
[0004]因此，現(xiàn)有電石生產(chǎn)工藝有待改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種制備電石的方法，該方法通過在冶煉過程中加入含有氧化鐵和碳酸鈣的添加劑，實現(xiàn)了在低溫條件下冶煉生產(chǎn)電石，并且該方法的能耗小，產(chǎn)能高。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種制備電石的方法。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法包括:將含碳原料、生石灰和添加劑分別進(jìn)行細(xì)磨處理，以便得到含碳原料顆粒、生石灰顆粒和添加劑顆粒，其中，所述添加劑含有氧化鐵和碳酸鈣;將所述含碳原料顆粒、所述生石灰顆粒和所述添加劑顆粒進(jìn)行混合處理，以便得到混合物料;將所述混合物料進(jìn)行成團(tuán)處理，以便得到混合球團(tuán)；以及將所述混合物料進(jìn)行冶煉處理，以便獲得電石。
[0007]根據(jù)本發(fā)明實施例的制備電石的方法，一方面通過在冶煉過程中加入含有氧化鐵和碳酸鈣的添加劑，實現(xiàn)了在低溫條件下冶煉生產(chǎn)電石，另一方面，對原料進(jìn)行細(xì)磨處理，提尚原料比表面積，增大兩種原料的接觸面積，提尚原料傳質(zhì)和傳熱效率，提尚反應(yīng)速率，降低了電石冶煉反應(yīng)溫度和工藝能耗。此外，冶煉反應(yīng)溫度低，進(jìn)一步對設(shè)備耐熱性的要求降低，從而降低設(shè)備投資成本。
[0008]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的制備電石的方法，還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0009]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述含碳原料顆粒、所述生石灰顆粒和所述添加劑顆粒的平均粒徑均為不大于70μπι。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述添加劑顆粒中氧化鐵的質(zhì)量與所述生石灰顆粒中氧化鈣的質(zhì)量的比例為(0.5-20): 100。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述添加劑顆粒中氧化鐵的質(zhì)量與所述生石灰顆粒中氧化鈣的質(zhì)量的比例為(1-1 O): 100。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述添加劑顆粒中碳酸鈣的質(zhì)量與所述生石灰顆粒中氧化鈣的質(zhì)量的比例為(3-50): 100。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述添加劑顆粒中碳酸鈣的質(zhì)量與所述生石灰顆粒中氧化鈣的質(zhì)量的比例為(3-10): 100。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述含碳原料的碳含量為不小于40質(zhì)量％。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述含碳原料的碳含量為不小于60質(zhì)量％。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述生石灰為生石灰。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述生石灰的氧化鈣含量不低于90質(zhì)量％。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法進(jìn)一步包括:在所述成團(tuán)處理前，所述混合處理后，對所述混合物料進(jìn)行潤磨處理，以便得到潤磨后的混合物料。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述冶煉處理的溫度為1700_1850°C。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述含碳原料為煤或蘭炭。
[0018]根據(jù)本發(fā)明實施例的制備電石的方法，至少具有下列優(yōu)點之一:
[0019](I)將原料磨細(xì)處理后采用潤磨方式對物料進(jìn)行處理，提高原料比表面積，增大兩種原料的接觸面積，提高原料傳質(zhì)和傳熱效率，提高反應(yīng)速率，降低了電石反應(yīng)溫度和工藝能耗。
[0020](2)在冶煉過程中，使用含有Fe2O3及CaO的添加劑，促進(jìn)了電石生產(chǎn)反應(yīng)的進(jìn)行，提尚電石品質(zhì)。
[0021](3)反應(yīng)溫度低，對設(shè)備耐熱性的要求降低，從而降低設(shè)備投資成本。
[0022](4)普通煤、蘭炭作為含碳原料，替代了高成本焦炭，顯著降低電石生產(chǎn)成本。
[0023](5)傳統(tǒng)工藝中小于5mm的原料被棄用，造成資源浪費，本發(fā)明實施例的方法中的原料幾乎完全得到利用，降低了原料成本。
[0024]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0025]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0026]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的制備電石的方法的流程示意圖；
[0027]圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的制備電石的方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0028]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0029]需要說明的是，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。進(jìn)一步地，在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種制備電石的方法。參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的實施例，對該方法進(jìn)行解釋說明，該方法包括:
[0031]SlOO細(xì)磨處理
[0032]根據(jù)本發(fā)明的實施例，將含碳原料、生石灰和添加劑分別進(jìn)行細(xì)磨處理，得到含碳原料顆粒、生石灰顆粒和添加劑顆粒，其中，添加劑含有氧化鐵和碳酸鈣。由此，一方面通過在冶煉原料中加入含有氧化鐵和碳酸鈣的添加劑，實現(xiàn)了在低溫條件下冶煉生產(chǎn)電石，另一方面，通過對原料進(jìn)行細(xì)磨處理，提高原料比表面積，增大兩種原料的接觸面積，提高原料傳質(zhì)和傳熱效率，提高反應(yīng)速率，降低了電石反應(yīng)溫度和工藝能耗。此外，冶煉反應(yīng)溫度低，進(jìn)一步對設(shè)備耐熱性的要求降低，從而降低設(shè)備投資成本。同時，原料粒徑小，使原料幾乎完全得到利用，避免了傳統(tǒng)工藝中小于5_的原料無法應(yīng)用的問題，降低了原料成本。
[0033]其中，需要說明的是，本發(fā)明實施例的添加劑，即可以由純的氧化鐵和碳酸鈣組成，也可以含有其它化合物。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，含碳原料顆粒、生石灰顆粒和添加劑顆粒的平均粒徑均為不大于70μπι。發(fā)明人經(jīng)大量研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)反應(yīng)原料的平均粒徑均為不大于70μπι時，原料比表面積高，兩種原料的接觸面積大，原料傳質(zhì)和傳熱效率高，反應(yīng)速率快。此外，傳統(tǒng)工藝中小于5mm的原料被棄用，造成資源浪費，本發(fā)明實施例的方法采用的原料粒徑小，使原料幾乎完全得到利用，降低了原料成本。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的實施例，添加劑中氧化鐵的加入比例不受特別的限制，只要能降低冶煉溫度即可。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，添加劑顆粒中氧化鐵的質(zhì)量與生石灰顆粒中氧化鈣的質(zhì)量的比例為(0.5-20): 100。由此，添加劑對電石冶煉反應(yīng)的催化效果好，冶煉溫度低，時間短，電石的品質(zhì)好。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，添加劑顆粒中氧化鐵的質(zhì)量與生石灰顆粒中氧化鈣的質(zhì)量的比例為(1-10): 100。由此，添加劑對電石冶煉反應(yīng)的催化效果佳，冶煉溫度更低，時間更短，電石的品質(zhì)更佳。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的實施例，添加劑中碳酸鈣的加入比例不受特別的限制，只要能降低冶煉溫度即可。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，添加劑顆粒中碳酸鈣的質(zhì)量與生石灰顆粒中氧化鈣的質(zhì)量的比例為(3-50): 100。由此，添加劑對電石冶煉反應(yīng)的催化效果好，冶煉溫度低，時間短，電石的品質(zhì)好。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，添加劑顆粒中碳酸鈣的質(zhì)量與生石灰顆粒中氧化鈣的質(zhì)量的比例為(3-10): 100。由此，添加劑對電石冶煉反應(yīng)的催化效果佳，冶煉溫度更低，時間更短，電石的品質(zhì)更佳。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的實施例，含碳原料的碳含量不受特別的限制，只要能與生石灰反應(yīng)生成電石即可。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，含碳原料的碳含量為不小于40質(zhì)量％。由此，含碳原料的碳含量適宜，電石質(zhì)量好。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，含碳原料的碳含量為不小于60質(zhì)量％。由此，含碳原料的碳含量更適宜，電石質(zhì)量佳。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的實施例，含碳原料為煤或蘭炭，其中，煤為普通煤即可。由此，以煤或蘭炭作為含碳原料，替代了高成本的焦炭，顯著降低電石生產(chǎn)成本。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，生石灰為生石灰。由此，電石反應(yīng)的反應(yīng)物活性高，促進(jìn)電石反應(yīng)的進(jìn)行，電石品質(zhì)好。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，生石灰的氧化鈣含量不低于90質(zhì)量％。由此，生石灰的氧化I丐含量尚，雜質(zhì)少，電石品質(zhì)好。
[0041 ] S200混合處理
[0042]根據(jù)本發(fā)明的實施例，將含碳原料顆粒、生石灰顆粒和添加劑顆粒進(jìn)行混合處理，得到混合物料。由此，使反應(yīng)原料均勻分散，制備得到的電石的品質(zhì)好。
[0043]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，該方法進(jìn)一步包括:將混合物料進(jìn)行成團(tuán)處理，得到物料團(tuán)塊。由此，原料的粒徑適宜，便于后續(xù)進(jìn)行冶煉處理。
[0044]S300成團(tuán)處理
[0045]根據(jù)本發(fā)明的實施例，將混合物料進(jìn)行成團(tuán)處理，得到混合球團(tuán)。由此，冶煉原料的粒徑適宜，便于用于冶煉裝置。
[0046]S400冶煉處理
[0047]將混合物料進(jìn)行冶煉處理，獲得電石。利用該混合物料，僅需低溫冶煉即可制備得到優(yōu)質(zhì)的電石。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，利用本發(fā)明的方法得到的電石為發(fā)氣量大于255L/kg的固態(tài)電石。
[0048]根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，冶煉處理的溫度為1700-1850°C。由此，反應(yīng)的溫度低，能耗成本少。同時，對冶煉設(shè)備耐熱性的要求也進(jìn)一步降低了，從而冶煉設(shè)備的投資成本更低。
[0049]參考圖2，根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法進(jìn)一步包括:
[0050]S500潤磨處理
[0051 ] 在所述成團(tuán)處理前，所述混合處理后，對所述混合物料進(jìn)行潤磨處理，以便得到潤磨后的混合物料。通過對原料進(jìn)行潤磨處理，提高原料比表面積，增大兩種原料的接觸面積，提高原料傳質(zhì)和傳熱效率，提高反應(yīng)速率，降低了電石反應(yīng)溫度和工藝能耗。
[0052]下面參考具體實施例，對本發(fā)明進(jìn)行說明，需要說明的是，這些實施例僅僅是說明性的，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0053]實施例1
[0054]以生石灰和無煙煤為原料制備電石，其中，生石灰中CaO含量為93.56%，無煙煤中固定碳含量為74.80%,具體方法如下:
[0055](I)將CaO含量為93.56 %的生石灰及固定碳含量74.80 %的無煙煤進(jìn)行細(xì)磨處理，得到平均粒徑20μπι以下的石灰石粉末及無煙煤粉末。
[0056](2)將石灰石粉末及無煙煤粉末按照碳與CaO的摩爾比為3.0:1的比例進(jìn)行配料，同時向混合物中配入細(xì)粒級的添加劑Fe2O3及細(xì)粒級的CaCO3，F(xiàn)e2O3配入量為CaO重量的I %，CaCO3配入量為CaO重量的3 %，將上述原料進(jìn)行混合。
[0057](3)將混合后的原料潤磨20min以增大細(xì)粒級物料間的接觸面積。
[0058](4)將潤磨后的物料配入粘結(jié)劑后在圓盤造球機(jī)上制成直徑8_16mm的球團(tuán)。
[0059](5)將球團(tuán)放置于高溫爐內(nèi)進(jìn)行電石生成反應(yīng)，反應(yīng)溫度1700°C，時間150min。反應(yīng)結(jié)束后，電石產(chǎn)品隨爐冷卻至50°C時取出，通過電石發(fā)氣量測定裝置測得發(fā)氣量為256L/
kg ο
[0060]實施例2
[0061 ] 以生石灰和蘭炭為原料制備電石，其中，生石灰中CaO含量為97.21%，蘭炭中固定碳含量為81.50%，具體方法如下:
[0062](I)將CaO含量為97.21 %的生石灰及固定碳含量81.50 %的蘭炭進(jìn)行細(xì)磨處理，得到平均粒徑30μπι以下的石灰石粉末及蘭炭粉末。
[0063](2)將石灰石粉末及蘭炭粉末按照碳與CaO的摩爾比為3.2:1的比例進(jìn)行配料，同時向混合物中配入細(xì)粒級的添加劑Fe2O3和CaCO3，F(xiàn)e2O3配入量為CaO重量的10%，CaCO3配入量為CaO重量的10%，將上述原料進(jìn)行混合。
[0064](3)將混合后的原料潤磨后在壓球機(jī)壓制成32mmX 27mmX 15mm的橢圓形球團(tuán)。
[0065](4)將球團(tuán)放置于高溫爐內(nèi)進(jìn)行電石生成反應(yīng)，反應(yīng)溫度1800°C，時間120min。反應(yīng)結(jié)束后，電石產(chǎn)品隨爐冷卻至40°C時取出，通過電石發(fā)氣量測定裝置測得發(fā)氣量為281L/
kg ο
[0066]實施例3
[0067]以生石灰和煤為原料制備電石，其中，生石灰中CaO含量為95.2%，煤中固定碳含量為55%，具體方法如下:
[0068](I)將CaO含量為95.2%的生石灰及固定碳含量55 %的煤進(jìn)行細(xì)磨處理，得到平均粒徑7 Oym以下原料粉末。
[0069](2)將兩種原料粉末按照C與CaO的摩爾比為3.4:1的比例進(jìn)行配料，同時向混合物中配入添加劑Fe2O3及CaCO3,其中，F(xiàn)e2O3配入量為CaO重量的5% ,CaCO3配入量為CaO重量的30%，將上述原料進(jìn)行混合。
[0070](3)將混合后的原料潤磨制球，將球團(tuán)放置于高溫爐內(nèi)進(jìn)行電石生成反應(yīng)，反應(yīng)溫度1850°C，時間60min，制備得到電石，該電石測定其發(fā)氣量為270L/kg。
[0071]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0072]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【主權(quán)項】
1.一種制備電石的方法，其特征在于，包括: 將含碳原料、生石灰和添加劑進(jìn)行細(xì)磨處理，以便得到含碳原料顆粒、生石灰顆粒和添加劑顆粒，其中，所述添加劑含有氧化鐵和碳酸鈣，所述含碳原料為煤或蘭炭； 將所述含碳原料顆粒、所述生石灰顆粒和所述添加劑顆粒進(jìn)行混合處理，以便得到混合物料； 將所述混合物料進(jìn)行成團(tuán)處理，以便得到混合球團(tuán)；以及 將所述混合球團(tuán)進(jìn)行冶煉處理，以便獲得電石。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述含碳原料顆粒、所述生石灰顆粒和所述添加劑顆粒的平均粒徑均為不大于70μπι。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述添加劑顆粒中氧化鐵的質(zhì)量與所述生石灰顆粒中氧化鈣的質(zhì)量的比例為(0.5-20):1OO，優(yōu)選地，為(1-10):100。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述添加劑顆粒中碳酸鈣的質(zhì)量與所述生石灰顆粒中氧化鈣的質(zhì)量的比例為(3-50): 100，優(yōu)選地，為(3-10):100。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述含碳原料的碳含量為不小于40質(zhì)量％，優(yōu)選地，為不小于60質(zhì)量％。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述生石灰的氧化鈣含量不低于90質(zhì)M%。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括: 在所述成團(tuán)處理前，所述混合處理后，對所述混合物料進(jìn)行潤磨處理，以便得到潤磨后的混合物料。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述冶煉處理的溫度為1700-1850°C。
【文檔編號】C01B31/32GK105905905SQ201610430260
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月16日
【發(fā)明人】王靜靜, 宋文臣, 李紅科, 曹志成, 薛遜, 吳道洪
【申請人】神霧環(huán)保技術(shù)股份有限公司