碳化钙自问世以来,都是用电制造,有极个别的国家用氧气和无烟煤制造,但质量差。本发明生产碳化钙的方法是用液态炉炼出来的,未正式用粉末炉炼之前,先用一定比例的氧化钙粉末和无烟煤或煤粉末,用水和腐植酸钠团成直径φ20到φ50mm的球,干燥后在液态炼电石炉中点燃,用氧气或富氧空气助燃先炼出0.5-1.5m深度的液体碳化钙,作为正式炼碳化钙的引子。第二步用水冷喷枪从炉顶向下喷吹氧气或富氧空气的同时,带出氧化钙和无烟煤粉末,连续吹入炉内的碳化钙液体中。出炉前5分钟仃止喷吹炉料而仍吹氧气。同时左右摇炉子3至5次,使炼成的碳化钙更加均匀,第三步采取不完全的出炉方法,即每炼一炉碳化钙约一小时出一次炉,但不出空炉内留有0.5-1.5米深的碳化钙,供下一炉炼时使用。 本发明用氧气与无烟煤炼碳化钙只是个能量转化加热方式改变问题,其生成原理仍依下式:
上述二式均为吸热反应,熔炼碳化钙又是高温过程,须在1800到2000℃炉中制取。
本发明与电炼碳化钙不同点:炼碳化钙不用电,不用冶金焦炭块,只用廉价优质无烟煤粉或煤粉和石灰粉作原料燃料。也可用炼碳化钙的高温废气CO作部分燃料或用其它气体燃料或用重油等液体燃料。无烟煤必须是优质的,发热量7000千卡/公斤煤。用氧气、富氧或氧化钙中的氧助燃。我国生产氮肥的厂家,只用氮气将氧气大部放空扔掉,因此我国氧气炼碳化钙可买到便宜的氧气。1万米3/小时氧气产量的大型制氧机每米3氧气成本0.1元,电耗<0.7度(此为87年太钢氧气成本、现达0.15元)。
配料工序1:用作炼碳化钙的粉末状炉料粒度为0.1毫米以下149目为炼碳化钙地理想粒度、即反应生成前的最小应用粒度。可较电炼碳化钙用直径30mm以下块状焦炭和石灰节省约50%的热量,成本低。
用本法炼碳化钙质量高,碳化钙是混合物,用电炼成的碳化钙1级品含CaC280%,发气量300升/公斤电石。杂质占20%,其主要成份是未溶化的小石灰块,小焦炭块,占杂质总量的2/3。真正的杂质氧化镁、氧化铝、二氧化矽等占1/3。当然用本法炼碳化钙要多加入作为燃料的无烟煤,要产生多余的杂质。即使这样,杂质总量仍较电炼时为少。
工艺和设备:见附图。顶部喷吹氧气和炉料的喷枪8是用五根同心管制造。内层管是直径φ5到φ10mm紫铜管,是喷吹炉料之用、中间吹氧气。内数第二层是无缝钢管,顶部联结装料斗,输送粉末状炉料用、第三层为氧气和富氧喷吹管,最外两层为冷却水循环管。喷嘴用紫铜制造。喷吹氧气的同时即可带出粉末状炉料。这种供气供料的装置简单、可靠。
本法所用的液态炉3形状为深杯状,恰与电炼用电炉直径大、高度小呈扁园形。液态炼碳化钙炉内砌镁质砖、氧化锆砖、或部分用碳砖、镁砖打结炉墙均可。炉子顶部有喷枪插入孔。排气烟囱是倾斜固定式的。炉体是装在支架上的转炉。出炉前仃吹氧气向前倾出炉。出完炉复位。继续熔炼,炉前近顶部有溢流孔,炉底周围有一圈小进气孔,这些进气孔主要是辅助增加搅拌力及清除炉壁过厚的渣层。用单层管或双层管等、由炉底向内供少量氧或富氧气,炉底装有风箱。当然也可以用竖炉。
粉末状炉料在入液态炉3前,须在转窑2中予热500℃,以清除炉料中的水分、挥发物及硫磷的大部起提纯作用。转窑2类似烧制水泥的转窑,一头进料,另一头出炉。所用的气体燃料是炼碳化钙的废气与进料方向呈反方向入炉、转窑排出的废气进入净化装置再排入大气。底吹气压为2kg/cm2,顶吹氧气3至10kg/cm2。
用本法生产一吨碳化钙耗无烟煤1.5吨生石灰800至900公斤。氧气400至800米3(不包括CaO分离出的氧。较电炼电石成本低40%)。
本方法为连续装料,操作方便,原料燃料利用率高,粉尘损失小。炼一吨碳化钙还可取得含60-80%的CO400-1000m3
有建厂投资少,见效快等优点。