制备电石的方法
【专利摘要】本发明公开了制备电石的方法。所述方法包括：(1)将碳质物料、钙质物料和添加剂的混合物进行冶炼处理，得到冶炼产物；以及(2)将所述冶炼产物进行磁选处理，以便得到电石，其中，所述碳质物料为兰炭或煤，所述钙质物料为石灰，所述添加剂为赤铁矿、转炉粉尘以及轧钢氧化铁皮的至少一种。本发明制备电石的方法能够有效制备得到电石，且制备电石的反应温度较低，降低了能耗。此外，得到电石的同时可得到铁单质。
【专利说明】
制备电石的方法
技术领域
[0001]本发明涉及冶金领域。具体地，本发明涉及制备电石的方法。
【背景技术】
[0002]电石学名碳化钙，无色晶体，主要用于生产乙炔气，曾被称为“有机合成工业之母”。乙炔是重要的化工原料，主要用于生产聚氯乙烯基和醋酸乙烯基产品，我国PVC产品70%的生产原料乙炔来自于电石，电石对我国的经济发展具有十分重要的作用，近十余年来的产量不断增长，2013年产量达2200万吨以上。
[0003]然而，目前制备电石的方法仍有待改进。
【发明内容】
[0004]本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出制备电石的方法。该制备电石的方法能够有效制备得到电石，且制备电石的反应温度较低，降低了能耗。此外，生产电石的同时可得到铁单质。
[0005]需要说明的是，本发明是基于发明人的下列发现而完成的:
[0006]目前电石的生产工艺一般采用电热法，其生产具体过程为:将碳质原料和钙质原料的混合物加入电炉，利用电炉将其加热至2000°C以上保温数小时，使其发生反应最后生产出熔融产物电石(CaC2)。但是，该方法主要的缺陷有:(I)工艺使用块状原料和电弧高温加热(如2200°C)，导致生产工艺的温度高、电耗大，且生产原料需消耗优质焦炭；(2)工艺使用的原料粒径小于5_的将被废弃，造成资源的严重浪费。
[0007]本发明的发明人经过大量实验发现，分别将预先经过细化处理的碳质物料、钙质物料及含有铁氧化物的添加剂进行混合，并进行冶炼处理，然后将得到冶炼产物进行磁选处理，分离得到电石。由此，该制备电石的方法能够有效制备得到电石，且制备电石的反应温度较低，降低了能耗。此外，生产电石的同时可得到铁单质。
[0008]在本发明的第一方面，本发明提出制备电石的方法。根据本发明的一些实施例，所述方法包括:(I)将碳质物料、钙质物料和添加剂的混合物进行冶炼处理，得到冶炼产物；以及(2)将所述冶炼产物进行磁选处理，以便得到电石，其中，所述碳质物料为兰炭或煤，所述钙质物料为石灰，所述添加剂为赤铁矿、转炉粉尘以及乳钢氧化铁皮的至少一种。发明人发现，添加剂中的铁氧化物能够促进碳质物料与钙质物料在低温环境中反应生成电石，且铁氧化物被还原成铁单质。由此，根据本发明实施例的制备电石的方法既能有效地制备得到电石，又能够降低能耗。此外，生产电石的同时可得到铁单质。
[0009]根据本发明的一些实施例，上述制备电石的方法还可以具有下列附加技术特征:
[0010]根据本发明的一些实施例，所述碳质物料、钙质物料及添加剂预先分别独立地进行细化处理，以便所述碳质物料、钙质物料及添加剂的粒径分别独立地小于20微米，根据本发明的优选实施例，所述碳质物料、钙质物料和添加剂的粒径分别独立地小于15微米。由此，能够增大反应底物的接触面积，降低反应活化能，促进低温下电石反应的进行。
[0011]根据本发明的一些实施例，所述添加剂中铁氧化物含量不小于55重量％，优选不小于65重量％。由此，能够提供较多铁元素。
[0012]根据本发明的一些实施例，所述添加剂的添加量为所述钙质物料添加量的10?20 %，优选为1?15 %。由此，能够有效地保证在较低温度下制备电石。
[0013]根据本发明的一些实施例，在将所述混合物进行冶炼处理之前，预先将所述混合物进行造块处理。
[0014]根据本发明的一些实施例，在将所述冶炼产物进行磁选处理之前，预先将所述冶炼产物冷却至小于100摄氏度，根据本发明的优选实施例，冷却处理是在惰性气氛下进行的。
[0015]根据本发明的一些实施例，所述碳质物料中碳含量不小于60重量％，挥发分不大于15重量％。由此，既能有效地制备得到电石。
[0016]根据本发明的一些实施例，所述钙质物料中氧化钙含量不小于85重量％，优选不小于90重量％。由此，既能有效地制备得到电石。
[0017]根据本发明的一些实施例，在保护气氛下，所述冶炼处理的温度为1750?1850摄氏度。由此，能够在较低温度下制备电石，降低能耗。
[0018]根据本发明的一些实施例，在步骤(2)中，得到所述电石的同时得到铁单质。由此，实现了铁单质的回收。
[0019]本发明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，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0020]本发明的上述和/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:
[0021]图1显示了根据本发明一个实施例的制备电石的方法的流程示意图；
[0022]图2显示了根据本发明另一个实施例的制备电石的方法的流程示意图；
[0023]图3显示了根据本发明又一个实施例的制备电石的方法的流程示意图；
[0024]图4显示了根据本发明一个实施例的制备电石的系统的结构示意图；
[0025]图5显示了根据本发明另一个实施例的制备电石的系统的结构示意图；以及
[0026]图6显示了根据本发明又一个实施例的制备电石的系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0028]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0029]本发明提出制备电石的方法。根据本发明的实施例，该方法包括:(I)将碳质物料、钙质物料和添加剂的混合物进行冶炼处理，得到冶炼产物；以及(2)将所述冶炼产物进行磁选处理，以便得到电石，其中，所述碳质物料为兰炭或煤，所述钙质物料为石灰，所述添加剂为赤铁矿、转炉粉尘以及乳钢氧化铁皮的至少一种。发明人发现，添加剂中的铁氧化物能够促进碳质物料与钙质物料在低温环境中反应生成电石，同时铁氧化物被还原成铁。由此，制备电石的方法既能有效地制备得到电石，又能够降低能耗。此外，生产电石的同时可得到铁单质。
[0030]下面参考图1?3对本发明实施例的制备电石的方法进行详细描述。
[0031 ]根据本发明的具体实施例，该方法包括:
[0032]SlOO冶炼处理
[0033]根据本发明的具体实施例，将碳质物料、钙质物料和添加剂的混合物进行冶炼处理，得到冶炼产物，其中，所述碳质物料为兰炭或煤，所述钙质物料为石灰，所述添加剂为赤铁矿、转炉粉尘以及乳钢氧化铁皮的至少一种。现有技术通常采用将钙质物料和碳质物料加热至2000摄氏度以上保温数小时，以反应生成电石，导致生产工艺的温度高、电耗大。发明人意外发现，将钙质物料和碳质物料中添加含有铁氧化物的添加剂，碳质物料中碳原子吸附在铁氧化物的铁原子活性位上，促进碳原子的解离，对炭溶损有一定程度的促进作用，同时铁与碳反应形成渗碳体，提高了碳原子的活性，对电石的反应起到一定的催化作用，从而能够在较低温度下发生电石反应。由此，本发明实施例的制备电石的方法既能够保证有效地制备得到电石，又能够降低能耗。
[0034]根据本发明的具体实施例，碳质物料、钙质物料及添加剂预先分别独立地进行细化处理，以便碳质物料、钙质物料及添加剂的粒径分别独立地小于20微米，根据本发明的优选实施例，碳质物料、钙质物料和添加剂的粒径分别独立地小于15微米。通过将各原料进行细化处理，以增加各原料的接触面积，降低反应活化能，以促进低温下电石反应的进行。发明人经过大量实验优化得到最优物料粒径，在此条件下，能够有效地使物料在较低温度下发生电石反应，生产电石的同时降低了能耗。具体地，细化处理是将各物料分别进行细磨，再将各细磨产物混合，并进行润磨，以使各物料混合均匀。
[0035]根据本发明的具体实施例，添加剂中铁氧化物含量不小于55重量％，优选不小于65重量％。发明人经过大量实验优化得到最优铁氧化物含量，保证了碳原子吸附在足量的铁原子活性位上，以充分提高碳原子活性，使电石反应能够在低温下进行，生成电石的同时降低了能耗。具体地，铁氧化物可以包括Fe0、Fe203及Fe3(k的至少一种。
[0036]根据本发明的具体实施例，添加剂的添加量为钙质物料添加量的10?20%，优选为10?15%。发明人经过大量实验优化得到最优添加剂的添加量，在此条件下添加剂能够促进碳质物料和钙质物料在低温环境中反应生成电石，且铁氧化物被还原成铁单质，能够被回收。
[0037]根据本发明的具体实施例，在将混合物进行冶炼处理之前，预先将混合物进行造块处理S300。由此，以提高物料的透气性，促进反应的发生。
[0038]根据本发明的具体实施例，碳质物料中碳含量不小于60重量％，挥发分不大于15重量％。根据本发明的另一具体实施例，钙质物料中氧化钙含量不小于85重量％，优选不小于90重量％。在此条件下能够使碳和氧化钙充分反应生成电石。
[0039]根据本发明的具体实施例，在将冶炼产物进行磁选处理之前，预先将冶炼产物冷却至小于100摄氏度S400，根据本发明的优选实施例，冷却处理是在惰性气氛下进行的。将冶炼产物进行冷却处理，以方便后续磁选处理。在惰性气氛下冷却，可防止铁的二次氧化，从而能够得到大量铁单质。
[0040]根据本发明的具体实施例，在保护气氛下，冶炼处理的温度为1750?1850摄氏度。在保护气氛下，能够防止碳被氧化，进而促进电石的生成。
[0041 ] S200磁选处理
[0042]根据本发明的具体实施例，将冶炼产物进行磁选处理，以便得到电石。在1750?1850摄氏度，添加剂中的铁氧化物被还原成Fe，呈液态，生成的电石呈固态，冷却后铁凝固成铁块混在电石料中，破碎后通过干法磁选处理，得到电石的同时得到铁单质。
[0043]为了方便理解，下面参见图4?6对用于实施前面描述的制备电石方法的系统进行详细描述。
[0044]根据本发明的具体实施例，制备电石的系统包括:
[0045]100第一细化装置
[0046]根据本发明的具体实施例，第一细化处理装置适于将碳质物料进行细化处理，使碳质物料的粒径小于20微米，优选小于15微米。通过将碳质物料进行细化处理，以增加碳质物料的接触面积，降低反应活化能，以促进低温下电石反应的进行。发明人经过大量实验优化得到最优碳质物料粒径，在此条件下，能够有效地使碳质物料及钙质物料在较低温度下发生电石反应，生产电石的同时降低了能耗。
[0047]根据本发明的具体实施例，碳质物料中碳含量不小于60重量％，挥发分不大于15重量％。在此条件下能够使碳和氧化钙充分反应生成电石。
[0048]200第二细化装置
[0049]根据本发明的具体实施例，第二细化处理装置适于将钙质物料进行细化处理，使钙质物料的粒径小于20微米，优选小于15微米。通过将钙质物料进行细化处理，以增加钙质物料的接触面积，降低反应活化能，以促进低温下电石反应的进行。发明人经过大量实验优化得到最优钙质物料粒径，在此条件下，能够有效地使碳质物料及钙质物料在较低温度下发生电石反应，生产电石的同时降低了能耗。
[0050]根据本发明的具体实施例，钙质物料中氧化钙含量不小于85重量％，优选不小于90重量％。在此条件下能够使碳和氧化钙充分反应生成电石。
[0051 ] 300第三细化装置
[0052]根据本发明的具体实施例，第三细化处理装置适于将添加剂进行细化处理，使添加剂的粒径小于20微米，优选小于15微米。通过将添加剂进行细化处理，以增加铁氧化物的接触面积，降低反应活化能，以促进低温下电石反应的进行。发明人经过大量实验优化得到最优添加剂粒径，在此条件下，能够有效地促进碳质物料及钙质物料在较低温度下发生电石反应，生产电石的同时降低了能耗，且能得到铁单质。
[0053]根据本发明的具体实施例，添加剂中铁氧化物含量不小于55重量％，优选不小于65重量％。发明人经过大量实验优化得到铁氧化物含量，保证碳原子吸附在足量的铁原子活性位上，以充分提高碳原子活性，使电石反应能够在低温下进行，生成电石的同时降低了能耗。
[0054]根据本发明的具体实施例，添加剂的添加量为钙质物料添加量的10?20%，优选为10?15%。发明人经过大量实验优化得到最优添加剂添加量，在此条件下铁氧化物能够促进碳质物料和钙质物料在低温环境中反应生成电石，同时铁氧化物被还原成铁。
[0055]400混合装置
[0056]根据本发明的具体实施例，混合装置分别与第一细化装置、第二细化装置以及第三细化装置相连，适于将分别独立地进行细化处理的碳质物料、钙质物料及添加剂进行混合处理。
[0057]根据本发明的具体实施例，该系统进一步包括造块装置700，造块装置分别与混合装置400和冶炼装置500相连，适于将混合处理的产物进行造块处理。由此，能够提高物料的透气性，进而促进在低温下发生电石反应，生成电石的同时降低了能耗。
[0058]500冶炼装置
[0059]根据本发明的具体实施例，冶炼装置与混合装置相连，适于将碳质物料、钙质物料和添加剂的混合物进行冶炼处理。
[0060]根据本发明的具体实施例，在保护气氛下，冶炼处理的温度为1750?1850摄氏度。在保护气氛下，能够防止碳被氧化，进而影响电石的生成。
[0061]根据本发明的具体实施例，该系统进一步包括:冷却装置800，冷却装置800分别与冶炼装置500及磁选装置600相连，适于将冶炼产物进行冷却处理。
[0062]根据本发明的具体实施例，在将冶炼产物进行磁选处理之前，预先将冶炼产物冷却至小于100摄氏度，根据本发明的优选实施例，冷却处理是在惰性气氛下进行的。将冶炼产物进行冷却处理，以方便后续磁选处理。在惰性气氛下冷却，可防止铁的二次氧化。
[0063]600磁选装置
[0064]根据本发明的具体实施例，磁选装置与冶炼装置相连，适于将冶炼产物进行磁选处理。在1750?1850摄氏度，铁氧化物被还原成Fe，呈液态，生成的电石呈固态，冷却后铁凝固成铁块混在电石料中，破碎后通过干法磁选处理，得到电石的同时得到铁单质。
[0065]下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
[0066]实施例1
[0067]在该实施例中，按照下列步骤制备电石:
[0068]原料:无烟煤中碳含量为66.8%，挥发分为12.1%;赤铁矿中铁氧化物含量为58.1%;石灰中氧化钙含量为89.2%，石灰、无烟煤的C/Ca为3.6，赤铁矿质量为石灰质量的10%。
[0069]步骤:分别将各原料破碎、烘干细磨至粒度为10.5μπι，再混合润磨，并压块，压好的团块在1750°C下冶炼2h，反应完成后物料在氩气保护中冷却至100°C以下，取出反应物料后破碎，磁选分离出电石和铁块。
[0070]实施例2
[0071 ]在该实施例中，按照下列步骤制备电石:
[0072]原料:无烟煤中碳含量为73.3%，挥发分为10.1%;转炉粉尘中铁氧化物含量为69.5%;石灰中氧化钙含量为92.1%，石灰、无烟煤的C/Ca为4.0，转炉粉尘质量为石灰质量的 10% ο
[0073]步骤:分别将各原料破碎、烘干细磨至粒度为12.3μπι，再混合润磨，并压块，压好的团块在1800°C下反应1.5h，反应完成后物料在氩气保护中冷却至100°C以下，取出反应物料后破碎，磁选分离出电石和铁块。
[0074]实施例3
[0075]在该实施例中，按照下列步骤制备电石:
[0076]原料:兰炭中碳含量为80.4%，挥发分为8.5% ;乳钢氧化铁皮中铁氧化物含量为75.2%;石灰中氧化钙含量为90.5%，石灰、兰炭的C/Ca为4.5，乳钢氧化铁质量为石灰质量的 12%。
[0077]步骤:分别将各原料破碎、烘干细磨至粒度为11.8μπι，再混合润磨，并压块，压好的团块在1850°C反应2h，反应完成后物料在氩气保护中冷却至100°C以下，取出反应物料后破碎，磁选分离出电石和铁块。
[0078]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0079]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【主权项】
1.一种制备电石的方法，其特征在于，包括: (1)将碳质物料、钙质物料和添加剂的混合物进行冶炼处理，得到冶炼产物；以及 (2)将所述冶炼产物进行磁选处理，以便得到电石， 其中，所述碳质物料为兰炭或煤，所述钙质物料为石灰，所述添加剂为赤铁矿、转炉粉尘以及乳钢氧化铁皮的至少一种。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳质物料、钙质物料及添加剂预先分别独立地进行细化处理，以便所述碳质物料、钙质物料及添加剂的粒径分别独立地小于20微米， 优选地，所述碳质物料、钙质物料和添加剂的粒径分别独立地小于15微米。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述添加剂中铁氧化物含量不小于55重量％，优选不小于65重量％。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述添加剂的添加量为所述钙质物料添加量的10?20%，优选为10?15%。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将所述混合物进行冶炼处理之前，预先将所述混合物进行造块处理。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将所述冶炼产物进行磁选处理之前，预先将所述冶炼产物冷却至小于100摄氏度， 优选地，冷却处理是在惰性气氛下进行的。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳质物料中碳含量不小于60重量％，挥发分不大于15重量％。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钙质物料中氧化钙含量不小于85重量％，优选不小于90重量％。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在保护气氛下，所述冶炼处理的温度为1750?1850摄氏度。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，得到所述电石的同时得到铁单质。
【文档编号】C01B31/32GK105905907SQ201610431709
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月16日
【发明人】徐刚, 任中山, 闫方兴, 曹志成, 薛逊, 吴道洪
【申请人】神雾环保技术股份有限公司