一种有效提高电石产量的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电石的制备方法，能够有效提高电石产量。
【背景技术】
[0002]碳化钙是重要的化工原料，主要用于产生乙炔气，也用于有机合成、氧炔焊接等。工业上一般使用电炉熔炼法与氧热法，其中，电炉熔炼法是将焦炭与氧化钙(分子式CaO)置于2200°C左右的电炉中熔炼，生成碳化钙(分子式CaC2)。上述合成反应是一个固相吸热反应，原料传热、传质效率低，动力学过程时间很长，只有电炉温度达到2200°C或者更高温度时，焦炭与氧化钙才开始进行化学反应，在实际生产过程中，效率较低。
【发明内容】
[0003]为克服现有技术中的不足，本发明提供一种有效提高电石产量的制备方法。
[0004]本发明的技术方案是:
一种有效提高电石产量的制备方法，所述制备方法包括如下步骤:
51、原料准备步骤，按比例准备石灰和高挥发份煤炭；
52、原料干燥步骤，对所述高挥发份煤炭通过热蒸汽进行循环升温，干燥形成热干煤，干燥温度为180°C，并冷却形成冷干煤；
53、原料碾磨步骤，通过球磨机将石灰及经过S2干燥后的冷干煤在防爆环境下分别进行研磨，研磨细度均为5Mm-500Mm，研磨过程中向球磨机内充入惰性气体；根据选用煤份不同，以上所述步骤可以直接省略S2进入到S3步骤进行干燥。
[0005]S4、原料混合步骤，将S3中碾磨后的原料经过密封管输入至搅拌机中，通过搅拌机常温搅拌均匀，同时，在搅拌过程中加入占原料总质量2%-10%的粘结剂以使得混合更均匀；
55、制片剂步骤，将S4中的混合均匀的物料经过密封管输入至制片机中，通过制片机压制成片剂；
56、反应预制备步骤，将S5中制得的片剂经过密封管输入至半焦炉中，将半焦炉升温至400°C -900°C进行挥发油和气体的蒸发，制得含有石灰的碳棒，具体温度根据油气比进行选择；
57、反应制备电石步骤，将S6中的含有石灰的碳棒经过密封管保温输入至电磁炉中，电磁炉温度达到1600°C -1700°C时，物料进行化学反应，CaO+C — CaC2，电磁炉继续升温，反应速度随着温度的升高而加快，直至反应完全。
[0006]优选地，所述S4中在搅拌过程中还添加占原料总质量0.2%-0.4%的反应助剂，所述反应助剂组成为碳酸钠、碳酸钾和碳酸铍，三者质量比为6:3:1，碳酸铍的量可进行适当的减少。
[0007]优选地，在S6和S7之间增加激光辐照或等离子体加热，即将S6制得含有石灰的碳棒放在辐照台上，3分钟内碳棒表面温度高于在半焦炉内的温度后保持5-7分钟，随后经过密封管输入至电磁炉中进行反应。
[0008]优选地，所述S1中高挥发份煤炭为褐煤、泥煤或焦炭。
[0009]优选地，所述S1中原料中C和CaO的质量比为:6_7:10或C和CaC03的质量比为:6-7:14。
[0010]优选地，所述S2中冷却用的空气进行热交换形成热蒸汽，用于后续的干燥步骤。
[0011]优选地，所述S3中惰性气体为二氧化碳、氮气、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气或氡气，在本反应中惰性气体中从成本考虑，二氧化碳和氮气为最佳的选用气体。
[0012]优选地，所述S4中粘结剂为浙青、硬脂酸或糖渣，所述S4中粘结剂可随着石灰同时加入混合。
[0013]优选地，所述S4中粘结剂的添加量与原料细度成正比。
[0014]优选地，所述S5中片剂形状为橄榄形或柱状，所述橄榄形片剂的最大直径为2cm_6cm,长度为l-lOcm,所述柱状片剂的直径为lcm-5cm,长度为1-lOcm。
[0015]优选地，所述S6中挥发油为奈醌类化合物，气体为氢气、甲烷及一氧化碳。
[0016]本发明中利用的化学原理是:CaO+C — CaC2，C和CaO在一定温度下进行接触时，会先生成一部分CaC2，这一部分CaC2需要疏散或流失后才会进行后续的反应，故现有的熔炼炉需要不断的升温，加热至2300°C以上，在这样的高温下，CaC2才能以熔融状态流失，才会保证后续反应的彻底。
[0017]与现有技术相比，本发明的创新点在于首先制备含有石灰的碳棒，经过球磨加工成具有一定细度的粉质，从而，使得其比表面增大，增加了接触面，使得反应物可以一次性参与化学反应。在1600°C-1700°C时，即可以反应完全。如果继续升温至2300°C或者更高的温度，能够进一步加速反应的进行，有利于反应的完成，后续的加温同时也是进一步提高单位时间内产量的举措。
[0018]本发明优选的添加在搅拌过程中还添加占原料总质量0.2%-0.4%的反应助剂，所述反应助剂组成为碳酸钠、碳酸钾和碳酸铍，三者质量比为6:3:1。钠、钾和铍离子能够催化氧化还原反应的进行，促进电石合成，从而加速反应。
[0019]另外，在S6和S7之间增加激光辐照，即将S6制得含有石灰的碳棒放在辐照台上，3分钟内碳棒表面温度达到700°C后保持5-7分钟，随后经过密封管输入至电磁炉中进行反应。辐射作用到含有石灰的碳棒上，能够产生电离和激发，释放出轨道电子，形成自由基，尤其在添加了反应助剂的条件下，更能有效促进反应进行，提高反应效率和产率。
[0020]通过反复计算和测量，本发明的产量与现有技术相比，单位时间内产量提高1倍以上，有效提高反应效率和产率，具有广阔的工业应用前景。
[0021]本发明的温度最高可升至6000°C，而具体采用的温度，可以根据实际的工况进行选择决定。
【具体实施方式】
[0022]下面通过实施例进一步阐述和理解本发明。
[0023]一种有效提高电石产量的制备方法，包括如下步骤:
S1、原料准备，按比例准备石灰和高挥发份煤炭；所述高挥发份煤炭为褐煤。原料中C和CaO的质量比为:6.5:10。
[0024]S2、原料干燥，对所述高挥发份煤炭通过热蒸汽进行循环升温，干燥形成热干煤，干燥温度为180°C，并冷却形成冷干煤；具体的，是通过热蒸汽对煤炭进行加热至180°C，之后通过冷空气进行冷却，冷却的同时冷空气吸收高温煤炭的热量，吸热后的空气又可以对后续的煤炭进行加热，如此不断循环直至煤炭干燥。
[0025]S3、原料碾磨，通