[发明专利]一种用于生产电石的混合料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及电石生产领域，具体涉及一种用于生产电石的混合料。

背景技术

电石主要用于生产乙炔以及乙炔基化工产品，是有机合成工业的重要原料，其主要成分为CaC₂，主要采用电热法和氧热法生产。目前工业上生产电石全部采用电热法，虽电热法工艺经过不断地改进，但仍存在以下缺点：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，能耗较高，严重阻碍了电石行业的发展。

氧热法是通过燃料(煤、重油或天然气等)燃烧提供热量，替代电弧供热来生产电石，但截至目前此法无工业化应用。为了进一步优化电热法工艺，达到降低成本，节能降耗，缩短生产周期的目的，制备电石时开始采用劣质煤，并将煤和石灰磨细到毫米级甚至更细粒度，进行混合并压块或压球，再经过或者不经过热解后在2000℃左右的高温下制备电石。在现有技术中，一般需要在碳素原料中添加有机粘结剂，才能够获得制备电石的原料。但由于有机粘接剂在高温下会挥发或失效，混合料经热解后经常发生粉化或者没有强度，使得下一步电石的制备流程无法进行，因此，为了实现新电热法工艺的实施，本领域亟需一种能够满足工业为电石生产需要的原料。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中用于生产电石的混合料经热解后粉化或者强度弱的缺陷，提供一种成本低、强度高的生产电石的混合料。

本发明提供了一种用于生产电石的混合料；所述混合料由包含碳素原料、生石灰和磷酸二氢铝的原料、经压制成型和高温热解制备而成。

具体的，各原料的重量份为：碳素原料与生石灰共100份，磷酸二氢铝5～15份。

优选地，各原料的重量份为：碳素原料与生石灰共100份，磷酸二氢铝8～12份。

所述碳素原料与生石灰的重量比以C：CaO计为1:1～1.8，优选为1:1.3～1.6。

本发明所述碳素原料可选用长焰煤或褐煤，以实现劣质煤的高效利用，降低生产成本。

本发明所述磷酸二氢铝作为无机粘结剂，在加热时会脱水缩聚并烧结，经过350℃～500℃烘干后就具有高抗折、抗压、抗水化性能，可以使所得混合料拥有很高的强度。本发明所使用的磷酸二氢铝可以是固体，也可以是液体。

为了使混合料获得良好的强度，本发明使用的各固体原料均可进行研磨预处理，从而减小颗粒的粒径；具体而言，各固体原料中，粒径150μm以下的颗粒优选为总量的85％以上，进一步优选为总量的92％以上。各固体原料还可以进行干燥预处理；具体而言，各固体原料的含水量优选为小于1％。

作为一种优选方案，本发明提供的混合料由包含如下重量份的原料、经压制成型和高温热解制备而成：碳素原料与生石灰共100份，磷酸二氢铝8～12份；其中，碳素原料与生石灰的重量比以C：CaO计为1:1.3～1.6；所述碳素原料为粒径150μm以下颗粒占总量的85％以上的、含水量小于1％的长焰煤或褐煤；所述生石灰中粒径150μm以下的颗粒占生石灰总量的85％以上。

本发明提供的混合料对具体原料以及原料之间的用量配比进行了优化，各成分之间协同作用，可以使制备而成的混合料具有良好的强度和优异的综合性能，适于生产电石。

本发明进一步保护所述混合料的制备方法。具体而言，所述制备方法包含以下步骤：

(1)压制成型：将各原料按重量比混合均匀后，压制成厚度12～20mm的成型产物；

(2)高温热解：取步骤(1)所得成型产物，在以高纯氮气为保护气、温度450～750℃条件下，热解20～60min，即得混合料。

本发明步骤(1)中，将成型产物的厚度控制在12～20mm，以便于成型并使产物具有一定强度，且在热解时易于热解充分；所述成型产物的形状可以是块状、球状、不规则形状等；

本发明步骤(2)中，所述热解温度优选为680～700℃，热解时间优选为30～40min；在热解的同时，可以同时收集逸出的挥发性成分。所述挥发性成分用于加工其他产品，带来额外的经济效益。

本发明进一步保护所述混合料在电石生产中的应用。

本发明提供的混合料具有良好的强度，不存在经热解后粉化的缺陷，可以作为原料用于生产电石。本发明克服了现有技术中用于生产电石的混合料经热解后粉化或者强度弱的缺陷，提供了一种成本低、强度高的生产电石的混合料。

具体实施方式