本发明属于电石技术领域。具体涉及一种以磷石膏为主料的电石及其制备方法。
背景技术：
电石（CaC2）是一种重要的化工原料，主要用于生产乙炔气体、有机合成和氧炔焊接等领域。
目前，电石的制备一般采用电热法和氧热法。
采用电热法制备电石，一般将焦炭或煤粉等碳源与生石灰、或石膏、或磷石膏等置于密闭电石炉中，在高温熔融状态（约2000~2200℃）发生还原反应。如“一种磷石膏生产硫酸联产电石的方法”（201110316620.2）专利技术，该技术的主要优点虽在于可以实现硫酸与电石的联产，但能耗较大，能量利用率较低，增大了电石的制备成本。
采用氧热法制备电石，一般在富氧条件下部分碳发生氧化反应释放大量热量，进而使残余碳与钙源反应生成电石。如“一种密闭电石炉炉气还原分解磷石膏的方法”（200910094165.9）和“氧热法反应制备电石和合成气的方法及电石反应器”（201010581701.0）专利技术，该技术虽能量利用率较高，但对设备要求较高（如预热器、反应器、换热器等），工艺过程复杂。
技术实现要素：
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单、生产成本低和对设备无特殊要求的以磷石膏为主料的电石的制备方法；用该方法所制备以磷石膏为主料的电石纯度高和结晶好。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案的具体步骤是：
步骤一、按磷石膏︰棕刚玉的质量比为100︰(1.0~1.5)配料，球磨至粒度≤80μm，得到磷石膏颗粒。
步骤二、按所述磷石膏颗粒︰炭黑的质量比为10︰(4~5)配料，混合0.3~0.5小时，得到混合料。
步骤三、将所述混合料加入真空电弧炉中，升温至1700~1900℃，保温2~3小时；再除去底层合金熔体，随炉冷却至室温，即得以磷石膏为主料的电石。
所述磷石膏的主要化学成分是：CaSO4含量为70~85wt%，SiO2含量为1~5wt%，Al2O3含量为2~3wt%，MgO含量为2~3wt%，Fe2O3含量为2~3wt%。
所述棕刚玉的Al2O3含量≥95wt%。
所述炭黑的C含量≥92wt%。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
1、本发明以工业固体废渣—磷石膏为主要原料，经混磨后加入真空电弧炉中碳化还原，不仅制备工艺简单，且能显著降低电石的制备成本。
2、本发明利用磷石膏中杂质组分在高温条件下形成液相，提升碳化反应速率，促进电石的结晶，同时利用电弧炉内产物的比重而分层，提高了电石的纯度。
本发明所制备的以磷石膏为主料的电石经检测：CaC2含量为98.5~99.0wt%；晶粒度为3~6μm。
因此，本发明具有工艺简单、生产成本低和对设备无特殊要求的特点，用该方法制备的以磷石膏为主料的电石纯度高和结晶好。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制：
为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的原料统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述棕刚玉的Al2O3含量≥95wt%。
所述炭黑的C含量≥92wt%。
实施例1
一种以磷石膏为主料的电石及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
步骤一、按磷石膏︰棕刚玉的质量比为100︰(1.0~1.2)配料，球磨至粒度≤80μm，得到磷石膏颗粒。
步骤二、按所述磷石膏颗粒︰炭黑的质量比为10︰(4.0~4.4)配料，混合0.3~0.5小时，得到混合料。
步骤三、将所述混合料加入真空电弧炉中，升温至1700~1780℃，保温2~3小时；再除去底层合金熔体，随炉冷却至室温，即得以磷石膏为主料的电石。
所述磷石膏的主要化学成分是：CaSO4含量为70~76wt%，SiO2含量为2~5wt%，Al2O3含量为2.4~3wt%，MgO含量为2.4~3wt%，Fe2O3含量为2.4~3wt%。
本发明所制备的以磷石膏为主料的电石经检测：CaC2含量为98.5~98.7wt%；晶粒度为3~5μm。
实施例2
一种以磷石膏为主料的电石及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
步骤一、按磷石膏︰棕刚玉的质量比为100︰(1.1~1.3)配料，球磨至粒度≤80μm，得到磷石膏颗粒。
步骤二、按所述磷石膏颗粒︰炭黑的质量比为10︰(4.2~4.6)配料，混合0.3~0.5小时，得到混合料。
步骤三、将所述混合料加入真空电弧炉中，升温至1740~1820℃，保温2~3小时；再除去底层合金熔体，随炉冷却至室温，即得以磷石膏为主料的电石。
所述磷石膏的主要化学成分是：CaSO4含量为73~79wt%，SiO2含量为2~5wt%，Al2O3含量为2.4~3wt%，MgO含量为2.4~3wt%，Fe2O3含量为2.4~3wt%。
本发明所制备的以磷石膏为主料的电石经检测：CaC2含量为98.6~98.8wt%；晶粒度为3~5μm。
实施例3
一种以磷石膏为主料的电石及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
步骤一、按磷石膏︰棕刚玉的质量比为100︰(1.2~1.4)配料，球磨至粒度≤80μm，得到磷石膏颗粒。
步骤二、按所述磷石膏颗粒︰炭黑的质量比为10︰(4.4~4.8)配料，混合0.3~0.5小时，得到混合料。
步骤三、将所述混合料加入真空电弧炉中，升温至1780~1860℃，保温2~3小时；再除去底层合金熔体，随炉冷却至室温，即得以磷石膏为主料的电石。
所述磷石膏的主要化学成分是：CaSO4含量为76~82wt%，SiO2含量为1~4wt%，Al2O3含量为2~2.6wt%，MgO含量为2~2.6wt%，Fe2O3含量为2~2.6wt%。
本发明所制备的以磷石膏为主料的电石经检测：CaC2含量为98.7~98.9wt%；晶粒度为4~6μm。
实施例4
一种以磷石膏为主料的电石及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
步骤一、按磷石膏︰棕刚玉的质量比为100︰(1.3~1.5)配料，球磨至粒度≤80μm，得到磷石膏颗粒。
步骤二、按所述磷石膏颗粒︰炭黑的质量比为10︰(4.6~5.0)配料，混合0.3~0.5小时，得到混合料。
步骤三、将所述混合料加入真空电弧炉中，升温至1820~1900℃，保温2~3小时；再除去底层合金熔体，随炉冷却至室温，即得以磷石膏为主料的电石。
所述磷石膏的主要化学成分是：CaSO4含量为79~85wt%，SiO2含量为1~4wt%，Al2O3含量为2~2.6wt%，MgO含量为2~2.6wt%，Fe2O3含量为2~2.6wt%。
本发明所制备的以磷石膏为主料的电石经检测：CaC2含量为98.8~99.0wt%；晶粒度为4~6μm。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
1、本具体实施方式以工业固体废渣—磷石膏为主要原料，经混磨后加入真空电弧炉中碳化还原，不仅制备工艺简单，且能显著降低电石的制备成本。
2、本具体实施方式利用磷石膏中杂质组分在高温条件下形成液相，提升碳化反应速率，促进电石的结晶，同时利用电弧炉内产物的比重而分层，提高了电石的纯度。
本具体实施方式所制备的以磷石膏为主料的电石经检测：CaC2含量为98.5~99.0wt%；晶粒度为3~6μm。
因此，本具体实施方式具有工艺简单、生产成本低和对设备无特殊要求的特点，用该方法制备的以磷石膏为主料的电石纯度高和结晶好。