制备电石的方法技术

本发明专利技术公开了制备电石的方法。该方法包括：将含碳原料、含钙原料和添加剂分别进行细磨处理，以便得到含碳原料颗粒、含钙原料颗粒和添加剂颗粒，其中，所述添加剂含有碳酸锂和氟化钙，所述含钙原料为生石灰，所述含碳原料为煤或兰炭；将所述含碳原料颗粒、所述含钙原料颗粒和所述添加剂颗粒进行混合处理，以便得到混合物料；以及将所述混合物料进行冶炼处理，以便获得电石。该方法一方面通过在冶炼过程中加入含有碳酸锂和氟化钙的添加剂，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，降低了电石冶炼反应温度和工艺能耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制备电石的方法。
技术介绍
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，尤其用于生产聚氯乙烯，曾被誉为“有机合成工业之母”，其主要成分为CaC2，目前工业上生产电石全部采用电热法。电热法工艺主要采用电炉生产电石，具体为粒度在5～30mm的含碳物料与含钙物料在电炉中由电弧加热到2000℃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。该生产工艺虽经历数十年的不断改进和优化，仍存在以下问题：1)采用优质碳素原料(焦炭、无烟煤等)，生产成本较高；2)生产中采用块状碳素原料和石灰，传质和传热效率低，反应速率较低；3)采用电弧加热，发电过程的热电转换效率仅为40％左右，一般电耗为3200～3600kwh/t电石，冶炼周期长，能耗较高；4)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。由此，制备电石的方法有待改进。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出制备电石的方法，该方法通过在冶炼过程中加入含有碳酸锂和氟化钙的添加剂，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。需要说明的是，本专利技术是基于专利技术人的下列工作而完成的：碳酸锂的熔点为723℃，高温下熔化液态，在碳素原料和钙基原料间形成液相，相比固体碳和CaO彼此间的固相扩散，碳酸锂液相的流动性更好，有效加速扩散，促进电石反应进行。同时，Li+作为碱金属离子可进入钙氧化物晶格，导致晶格畸变而产生缺陷，也能达到促进生产电石反应进行。氟化钙的熔点也较低，为1423℃，在试验温度下也为液态，同样在碳素原料和钙基原料间形成液相扩散通道，加速碳和CaO彼此间的扩散。此外，氟化钙不仅可以提供钙源，同时F-作为阴离子，其离子半径和氧的离子半径相差不大，可进入CaO晶格，使晶格活化，有利于碳和CaO的内部扩散，同时降低生产电石反应的活化能，使电石可以在较低温度下生产。基于专利技术人的上述研究，专利技术人在制备电石的反应中添加碳酸锂和氟化钙，能有效促进电石反应在低温环境下进行，提高电石品质。因而，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种制备电石的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括：将含碳原料、含钙原料和添加剂进行细磨处理，以便得到含碳原料颗粒、含钙原料颗粒和添加剂颗粒，其中，所述添加剂含有碳酸锂和氟化钙，所述含钙原料为生石灰，所述含碳原料为煤或兰炭；将所述含碳原料颗粒、所述含钙原料颗粒和所述添加剂颗粒进行混合处理，以便得到混合物料；以及将所述混合物料进行冶炼处理，以便获得电石。根据本专利技术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碳酸锂和氟化钙的添加剂，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。另外，根据本专利技术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：根据本专利技术的实施例，所述含碳原料颗粒、所述含钙原料颗粒和所述添加剂颗粒的平均粒径均为10～30μm。根据本专利技术的实施例，所述混合物料中，所述含碳原料、所述含钙原料、所述碳酸锂和所述氟化钙按质量比(82～98)：100：(1～10)：(1～6)进行混合。根据本专利技术的实施例，所述含碳原料的碳含量为不小于75质量％。根据本专利技术的优选实施例，所述含碳原料的碳含量为不小于80质量％。根据本专利技术的实施例，所述含钙原料的氧化钙含量不低于88质量％。根据本专利技术的实施例，所述冶炼处理的温度为1600～1800℃，时间为30～90分钟。根据本专利技术的实施例，所述冶炼处理是在氩气气氛下进行的。根据本专利技术的实施例，该方法进一步包括：在所述冶炼处理前，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。本专利技术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，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/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：图1显示了根据本专利技术一个实施例的制备电石的方法的流程示意图；图2显示了根据本专利技术一个实施例的制备电石的方法的流程示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种制备电石的方法。参考图1，根据本专利技术的实施例，对该制备电石的方法进行解释说明，该方法包括：S100细磨处理根据本专利技术的实施例，将含碳原料、含钙原料和添加剂进行细磨处理，得到含碳原料颗粒、含钙原料颗粒和添加剂颗粒，其中，添加剂含有碳酸锂和氟化钙。在此对添加剂的作用进行具体说明，碳酸锂的熔点为723℃，高温下熔化液态，在碳素原料和钙基原料间形成液相，相比固体碳和CaO彼此间的固相扩散，碳酸锂液相的流动性更好，有效加速扩散，促进电石反应进行。同时，Li+作为碱金属离子可进入钙氧化物晶格，导致晶格畸变而产生缺陷，也能达到促进生产电石反应进行。氟化钙的熔点也较低，为1423℃，在试验温度下也为液态，同样在碳素原料和钙基原料间形成液相扩散通道，加速碳和CaO彼此间的扩散。此外，氟化钙不仅可以提供钙源，同时F-作为阴离子，其离子半径和氧的离子半径相差不大，可进入CaO晶格，使晶格活化，有利于碳和CaO的内部扩散，同时降低生产电石反应的活化能，使电石可以在较低温度下生产。由此，一方面通过在冶炼原料中加入含有碳酸锂和氟化钙的添加剂，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5mm的原料无法应用的问题，降低了原料成本。根据本专利技术的实施例，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。根据本专利技术的具体实施例，含氧化钙原料为生石灰。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。其中，需要说明的是，本专利技术实施例的添加剂，即可以由纯的碳酸锂和氟化钙组成，也可以含有其它化合物。根据本专利技术的具体实施例，含碳原料颗粒、含钙原料颗粒和添加剂颗粒的平均粒径均为10～30μm。专利技术人经大量研究发现，当反应原料的平均粒径均为10～30μm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，本专利技术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。根据本专利技术的实施例，混合物料中各组分的比例不受特别的限制，只要能反应制备电石即可。根据本专利技术的优选实施例，含碳原料、含钙原料、碳酸锂和氟化钙按质量比(82～9本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备电石的方法，其特征在于，包括：将含碳原料、含钙原料和添加剂进行细磨处理，以便得到含碳原料颗粒、含钙原料颗粒和添加剂颗粒，其中，所述添加剂含有碳酸锂和氟化钙，所述含钙原料为生石灰，所述含碳原料为煤或兰炭；将所述含碳原料颗粒、所述含钙原料颗粒和所述添加剂颗粒进行混合处理，以便得到混合物料；以及将所述混合物料进行冶炼处理，以便获得电石。

【技术特征摘要】
1.一种制备电石的方法，其特征在于，包括：将含碳原料、含钙原料和添加剂进行细磨处理，以便得到含碳原料颗粒、含钙原料颗粒和添加剂颗粒，其中，所述添加剂含有碳酸锂和氟化钙，所述含钙原料为生石灰，所述含碳原料为煤或兰炭；将所述含碳原料颗粒、所述含钙原料颗粒和所述添加剂颗粒进行混合处理，以便得到混合物料；以及将所述混合物料进行冶炼处理，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、所述含钙原料颗粒和所述添加剂颗粒的平均粒径均为10～30μm。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合物料中，所述含碳原料、所述含钙原料、所述碳酸锂和所述氟...

【专利技术属性】
技术研发人员：任中山，徐刚，闫方兴，曹志成，薛逊，吴道洪，
申请(专利权)人：神雾环保技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11