一種用于生產(chǎn)電石的混合料及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電石生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種用于生產(chǎn)電石的混合料。
【背景技術(shù)】
[0002] 電石主要用于生產(chǎn)乙炔以及乙炔基化工產(chǎn)品，是有機(jī)合成工業(yè)的重要原料，其主 要成分為CaC2，主要采用電熱法和氧熱法生產(chǎn)。目前工業(yè)上生產(chǎn)電石全部采用電熱法，雖電 熱法工藝經(jīng)過不斷地改進(jìn)，但仍存在以下缺點(diǎn)：1)采用優(yōu)質(zhì)碳素原料（焦炭、無煙煤等），生 產(chǎn)成本較高；2)生產(chǎn)中采用塊狀碳素原料和石灰，傳質(zhì)和傳熱效率低，反應(yīng)速率較低；3)采 用電弧加熱，發(fā)電過程的熱電轉(zhuǎn)換效率僅為40 %左右，一般電耗為3200~3600kwh/t電石， 能耗較高，嚴(yán)重阻礙了電石行業(yè)的發(fā)展。
[0003] 氧熱法是通過燃料（煤、重油或天然氣等）燃燒提供熱量，替代電弧供熱來生產(chǎn)電 石，但截至目前此法無工業(yè)化應(yīng)用。為了進(jìn)一步優(yōu)化電熱法工藝，達(dá)到降低成本，節(jié)能降耗， 縮短生產(chǎn)周期的目的，制備電石時(shí)開始采用劣質(zhì)煤，并將煤和石灰磨細(xì)到毫米級(jí)甚至更細(xì) 粒度，進(jìn)行混合并壓塊或壓球，再經(jīng)過或者不經(jīng)過熱解后在2000°C左右的高溫下制備電石。 在現(xiàn)有技術(shù)中，一般需要在碳素原料中添加有機(jī)粘結(jié)劑，才能夠獲得制備電石的原料。但由 于有機(jī)粘接劑在高溫下會(huì)揮發(fā)或失效，混合料經(jīng)熱解后經(jīng)常發(fā)生粉化或者沒有強(qiáng)度，使得 下一步電石的制備流程無法進(jìn)行，因此，為了實(shí)現(xiàn)新電熱法工藝的實(shí)施，本領(lǐng)域亟需一種能 夠滿足工業(yè)為電石生產(chǎn)需要的原料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中用于生產(chǎn)電石的混合料經(jīng)熱解后粉化或者強(qiáng)度 弱的缺陷，提供一種成本低、強(qiáng)度高的生產(chǎn)電石的混合料。
[0005] 本發(fā)明提供了一種用于生產(chǎn)電石的混合料；所述混合料由包含碳素原料、生石灰 和磷酸二氫鋁的原料、經(jīng)壓制成型和高溫?zé)峤庵苽涠伞?br>[0006] 具體的，各原料的重量份為：碳素原料與生石灰共100份，磷酸二氫鋁5~15份。
[0007] 優(yōu)選地，各原料的重量份為：碳素原料與生石灰共100份，磷酸二氫鋁8~12份。
[0008] 所述碳素原料與生石灰的重量比以C :CaO計(jì)為1:1~1. 8,優(yōu)選為1:1. 3~1. 6。
[0009] 本發(fā)明所述碳素原料可選用長(zhǎng)焰煤或褐煤，以實(shí)現(xiàn)劣質(zhì)煤的高效利用，降低生產(chǎn) 成本。
[0010] 本發(fā)明所述磷酸二氫鋁作為無機(jī)粘結(jié)劑，在加熱時(shí)會(huì)脫水縮聚并燒結(jié)，經(jīng)過 350°C~500°C烘干后就具有高抗折、抗壓、抗水化性能，可以使所得混合料擁有很高的強(qiáng) 度。本發(fā)明所使用的磷酸二氫鋁可以是固體，也可以是液體。
[0011] 為了使混合料獲得良好的強(qiáng)度，本發(fā)明使用的各固體原料均可進(jìn)行研磨預(yù)處理， 從而減小顆粒的粒徑；具體而言，各固體原料中，粒徑150 μπι以下的顆粒優(yōu)選為總量的 85%以上，進(jìn)一步優(yōu)選為總量的92%以上。各固體原料還可以進(jìn)行干燥預(yù)處理；具體而言， 各固體原料的含水量?jī)?yōu)選為小于1%。
[0012] 作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明提供的混合料由包含如下重量份的原料、經(jīng)壓制成型 和高溫?zé)峤庵苽涠桑禾妓卦吓c生石灰共100份，磷酸二氫鋁8~12份；其中，碳素原料 與生石灰的重量比以C :CaO計(jì)為1:1. 3~1. 6 ;所述碳素原料為粒徑150 μ m以下顆粒占總 量的85%以上的、含水量小于1 %的長(zhǎng)焰煤或褐煤；所述生石灰中粒徑150 μ m以下的顆粒 占生石灰總量的85%以上。
[0013] 本發(fā)明提供的混合料對(duì)具體原料以及原料之間的用量配比進(jìn)行了優(yōu)化，各成分之 間協(xié)同作用，可以使制備而成的混合料具有良好的強(qiáng)度和優(yōu)異的綜合性能，適于生產(chǎn)電石。
[0014] 本發(fā)明進(jìn)一步保護(hù)所述混合料的制備方法。具體而言，所述制備方法包含以下步 驟：
[0015] (1)壓制成型：將各原料按重量比混合均勻后，壓制成厚度12~20mm的成型產(chǎn) 物；
[0016] (2)高溫?zé)峤猓喝〔襟E（1)所得成型產(chǎn)物，在以高純氮?dú)鉃楸Ｗo(hù)氣、溫度450~ 750°C條件下，熱解20~60min，即得混合料。
[0017] 本發(fā)明步驟（1)中，將成型產(chǎn)物的厚度控制在12~20_，以便于成型并使產(chǎn)物具 有一定強(qiáng)度，且在熱解時(shí)易于熱解充分；所述成型產(chǎn)物的形狀可以是塊狀、球狀、不規(guī)則形 狀等；
[0018] 本發(fā)明步驟（2)中，所述熱解溫度優(yōu)選為680~700°C，熱解時(shí)間優(yōu)選為30~ 40min ;在熱解的同時(shí)，可以同時(shí)收集逸出的揮發(fā)性成分。所述揮發(fā)性成分用于加工其他產(chǎn) 品，帶來額外的經(jīng)濟(jì)效益。
[0019] 本發(fā)明進(jìn)一步保護(hù)所述混合料在電石生產(chǎn)中的應(yīng)用。
[0020] 本發(fā)明提供的混合料具有良好的強(qiáng)度，不存在經(jīng)熱解后粉化的缺陷，可以作為原 料用于生產(chǎn)電石。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中用于生產(chǎn)電石的混合料經(jīng)熱解后粉化或者強(qiáng)度 弱的缺陷，提供了一種成本低、強(qiáng)度高的生產(chǎn)電石的混合料。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0022] 各實(shí)施例所述生石灰和磷酸二氫鋁均為市售原料。
[0023] 實(shí)施例1
[0024] 1、原料組成：長(zhǎng)焰煤10kg，生石灰13kg，磷酸二氫鋁2. 76kg ;
[0025] 所述長(zhǎng)焰煤中固定碳含量為54. 46%，揮發(fā)分含量為28. 90% ;所述長(zhǎng)焰煤經(jīng)過了 干燥和研磨預(yù)處理，水分含量小于1%，粒徑150 μπι以下的顆粒占總量的92% ;
[0026] 所述生石灰經(jīng)過了研磨預(yù)處理，粒徑150 μm以下的顆粒占總量的92%。
[0027] 2、按以下步驟制備混合料：
[0028] (1)壓制成型：將各原料在混料機(jī)中混合30min后，壓制成厚度15mm的成型產(chǎn)物；
[0029] (2)高溫?zé)峤猓喝〔襟E（1)所得成型產(chǎn)物，在以高純氮?dú)鉃楸Ｗo(hù)氣、溫度680°C條件 下，熱解40min，即得混合料；在熱解的同時(shí)收集揮發(fā)性成分。
[0030] 實(shí)施例2
[0031] 1、原料組成：長(zhǎng)焰煤10kg，生石灰16kg，磷酸二氫鋁2. 08kg ;
[0032] 所述長(zhǎng)焰煤、生石灰和磷酸二氫鋁的物理性質(zhì)及參數(shù)與實(shí)施例1相同。
[0033] 2、按以下步驟制備混合料：
[0034] (1)壓制成型：將各原料在混料機(jī)中混合30min后，壓制成厚度15mm的成型產(chǎn)物；
[0035] (2)高溫?zé)峤猓喝〔襟E（1)所得成型產(chǎn)物，在以高純氮?dú)鉃楸Ｗo(hù)氣、溫度700°C條件 下，熱解30min，即得混合料；在焙燒的同時(shí)收集揮發(fā)性成分。
[0036] 實(shí)施例3
[0037] 1、原料組成：長(zhǎng)焰煤10kg，生石灰10kg，磷酸二氫鋁3kg ;
[0038] 所述長(zhǎng)焰煤、生石灰和磷酸二氫鋁的物理性質(zhì)及參數(shù)與實(shí)施例1相同。
[0039] 2、按以下步驟制備混合料：
[0040] (1)壓制成型：將各原料在混料機(jī)中混合20min后，壓制成厚度20mm的成型產(chǎn)物； [0041] (2)高溫?zé)峤猓喝〔襟E（1)所得成型產(chǎn)物，在以高純氮?dú)鉃楸Ｗo(hù)氣、溫度450°C條件 下，熱解60min，即得混合料；在焙燒的同時(shí)收集揮發(fā)性成分。
[0042] 實(shí)施例4
[0043] 1、原料組成：長(zhǎng)焰煤10kg，生石灰18kg，磷酸二氫鋁I. 4kg ;
[0044] 所述長(zhǎng)焰煤經(jīng)過了干燥和研磨預(yù)處理，水分含量小于1 % ;各固體原料均未經(jīng)研磨 預(yù)處理，粒徑150 μ m以下的顆粒含量小于85%。
[0045] 2、按以下步驟制備混合料：
[0046] (1)壓制成型：將各原料在混料機(jī)中混合20min后，壓制成厚度12mm的成型產(chǎn)物；
[0047] (2)高溫?zé)峤猓喝〔襟E（1)所得成型產(chǎn)物，在以高純氮?dú)鉃楸Ｗo(hù)氣、溫度750°C條件 下，熱解20min，即得混合料；在焙燒的同時(shí)收集揮發(fā)性成分。
[0048] 對(duì)比例1
[0049] 與實(shí)施例1相比，區(qū)別僅在于，原料中不含磷酸二氫鋁。
[0050] 對(duì)比例2
[0051] 與實(shí)施例1相比，區(qū)別僅在于，原料中的磷酸二氫鋁由糖蜜代替。
[0052] 實(shí)驗(yàn)例：混合料強(qiáng)度檢測(cè)
[0053] 取各實(shí)施例、對(duì)比例所得混合料，從0.5米高處以自由落體方式下落到5mm厚的鋼 板上，若保持原形，則重復(fù)下落操作，至混合料變形或粉碎，記錄落下總次數(shù)（最后一次落 下不計(jì)），統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。
[0054] 表1 :混合料落下次數(shù)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于生產(chǎn)電石的混合料，其特征在于，所述混合料由包含碳素原料、生石灰和磷 酸二氫鋁的原料、經(jīng)壓制成型和高溫?zé)峤庵苽涠伞?br>2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合料，其特征在于，所述混合料由包含以下重量份的原料、 經(jīng)壓制成型和高溫?zé)峤庵苽涠桑?碳素原料與生石灰共100份，磷酸二氫鋁5~15份；其中，碳素原料與生石灰的重量比 以C:CaO計(jì)為1:1~L8。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合料，其特征在于，所述混合料由包含以下重量份的原料、 經(jīng)壓制成型和高溫?zé)峤庵苽涠桑?碳素原料與生石灰共100份，磷酸二氫鋁8~12份；其中，碳素原料與生石灰的重量比 以C:CaO計(jì)為 1:1. 3~L6。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1~3任意一項(xiàng)所述的混合料，其特征在于，所述碳素原料為：粒徑 150ym以下顆粒占總量的85%以上的、含水量小于1 %的長(zhǎng)焰煤或褐煤。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1~3任意一項(xiàng)所述的混合料，其特征在于，所述生石灰中：粒徑 150ym以下的生石灰顆粒占生石灰總量的85 %以上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合料，其特征在于，所述混合料由包含以下重量份的原料、 經(jīng)壓制成型和高溫?zé)峤庵苽涠桑?碳素原料與生石灰共100份，磷酸二氫鋁8~12份；其中，碳素原料與生石灰的重量比 以C:CaO計(jì)為 1:1. 3~L6 ; 所述碳素原料為粒徑150ym以下顆粒占總量的85%以上的、含水量小于1 %的長(zhǎng)焰煤 或褐煤； 所述生石灰中粒徑150ym以下的顆粒占生石灰總量的85%以上。
7. 制備權(quán)利要求1~6任意一項(xiàng)所述混合料的方法，其特征在于，所述方法包含以下步 驟： (1) 壓制成型：將原料按重量比混合均勻后，壓制成厚度12~20_的成型產(chǎn)物； (2) 高溫?zé)峤猓喝〔襟E（1)所得成型產(chǎn)物，在以高純氮?dú)鉃楸Ｗo(hù)氣、溫度450~750°C條 件下，熱解20~60min，即得混合料；在熱解的同時(shí)，收集逸出的揮發(fā)性成分。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，步驟（2)所述熱解的條件為：溫度680~ 700°C條件下，熱解30~40min。
9. 權(quán)利要求7或8所述方法制備得到的揮發(fā)性成分。
10. 權(quán)利要求1~6任意一項(xiàng)所述混合料或權(quán)利要求7或8所述方法制備而成的混合 料在生產(chǎn)電石中的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)電石的混合料，所述混合料由包含碳素原料、生石灰和磷酸二氫鋁的原料，經(jīng)壓制成型和高溫?zé)峤庵苽涠?。本發(fā)明還涉及了所述混合料的制備方法及所述混合料在制備電石中的應(yīng)用。本發(fā)明提供的混合料成本低，且具有良好的強(qiáng)度，高溫加熱后不會(huì)粉化，可以作為原料用于生產(chǎn)電石。
【IPC分類】C01B31-32
【公開號(hào)】CN104692385
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510080413
【發(fā)明人】任中山, 曹志成, 薛遜, 吳道洪
【申請(qǐng)人】北京神霧環(huán)境能源科技集團(tuán)股份有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年2月13日