一种用于生产电石的混合料及其制备方法与应用.pdf

本发明涉及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。本发明还涉及了所述混合料的制备方法及所述混合料在制备电石中的应用。本发明提供的混合料成本低，且具有良好的强度，高温加热后不会粉化，可以作为原料用于生产电石。

权利要求书
1.  一种用于生产电石的混合料，其特征在于，所述混合料由包 含碳素原料、生石灰和磷酸二氢铝的原料、经压制成型和高温热解制 备而成。

2.  根据权利要求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、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5～15份；其中，碳素 原料与生石灰的重量比以C：CaO计为1:1～1.8。

3.  根据权利要求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、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。

4.  根据权利要求1～3任意一项所述的混合料，其特征在于，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。

5.  根据权利要求1～3任意一项所述的混合料，其特征在于，所 述生石灰中：粒径150μm以下的生石灰颗粒占生石灰总量的85％以 上。

6.  根据权利要求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、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。

7.  制备权利要求1～6任意一项所述混合料的方法，其特征在于， 所述方法包含以下步骤：
(1)压制成型：将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；在热解 的同时，收集逸出的挥发性成分。

8.  根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述热 解的条件为：温度680～700℃条件下，热解30～40min。

9.  权利要求7或8所述方法制备得到的挥发性成分。

10.  权利要求1～6任意一项所述混合料或权利要求7或8所述方 法制备而成的混合料在生产电石中的应用。

说明书一种用于生产电石的混合料及其制备方法与应用
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
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
各实施例所述生石灰和磷酸二氢铝均为市售原料。
实施例1
1、原料组成：长焰煤10kg，生石灰13kg，磷酸二氢铝2.76kg；
所述长焰煤中固定碳含量为54.46％，挥发分含量为28.90％；所述 长焰煤经过了干燥和研磨预处理，水分含量小于1％，粒径150μm以下 的颗粒占总量的92％；
所述生石灰经过了研磨预处理，粒径150μm以下的颗粒占总量的 92％。
2、按以下步骤制备混合料：
(1)压制成型：将各原料在混料机中混合30min后，压制成厚 度15mm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680℃条件下，热解40min，即得混合料；在热解的同时 收集挥发性成分。
实施例2
1、原料组成：长焰煤10kg，生石灰16kg，磷酸二氢铝2.08kg；
所述长焰煤、生石灰和磷酸二氢铝的物理性质及参数与实施例1 相同。
2、按以下步骤制备混合料：
(1)压制成型：将各原料在混料机中混合30min后，压制成厚 度15mm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700℃条件下，热解30min，即得混合料；在焙烧的同时 收集挥发性成分。
实施例3
1、原料组成：长焰煤10kg，生石灰10kg，磷酸二氢铝3kg；
所述长焰煤、生石灰和磷酸二氢铝的物理性质及参数与实施例1 相同。
2、按以下步骤制备混合料：
(1)压制成型：将各原料在混料机中混合20min后，压制成厚 度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℃条件下，热解60min，即得混合料；在焙烧的同时 收集挥发性成分。
实施例4
1、原料组成：长焰煤10kg，生石灰18kg，磷酸二氢铝1.4kg；
所述长焰煤经过了干燥和研磨预处理，水分含量小于1％；各固 体原料均未经研磨预处理，粒径150μm以下的颗粒含量小于85％。
2、按以下步骤制备混合料：
(1)压制成型：将各原料在混料机中混合20min后，压制成厚 度12mm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750℃条件下，热解20min，即得混合料；在焙烧的同时 收集挥发性成分。
对比例1
与实施例1相比，区别仅在于，原料中不含磷酸二氢铝。
对比例2
与实施例1相比，区别仅在于，原料中的磷酸二氢铝由糖蜜代替。
实验例：混合料强度检测
取各实施例、对比例所得混合料，从0.5米高处以自由落体方式 下落到5mm厚的钢板上，若保持原形，则重复下落操作，至混合料变 形或粉碎，记录落下总次数(最后一次落下不计)，统计结果如表1 所示。
表1：混合料落下次数
  次数 实施例1 7 实施例2 6 实施例3 4
实施例4 2 对比例1 0 对比例2 1
由表1可知，本发明提供的混合料强度高，不易变形或粉碎，可 作为原料用于电石的生产。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发 明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进， 这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神 的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。