本發(fā)明屬于電石技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種以磷石膏為主料的電石及其制備方法。

背景技術(shù)：

電石（CaC₂）是一種重要的化工原料，主要用于生產(chǎn)乙炔氣體、有機(jī)合成和氧炔焊接等領(lǐng)域。

目前，電石的制備一般采用電熱法和氧熱法。

采用電熱法制備電石，一般將焦炭或煤粉等碳源與生石灰、或石膏、或磷石膏等置于密閉電石爐中，在高溫熔融狀態(tài)（約2000~2200℃）發(fā)生還原反應(yīng)。如“一種磷石膏生產(chǎn)硫酸聯(lián)產(chǎn)電石的方法”（201110316620.2）專利技術(shù)，該技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)雖在于可以實(shí)現(xiàn)硫酸與電石的聯(lián)產(chǎn)，但能耗較大，能量利用率較低，增大了電石的制備成本。

采用氧熱法制備電石，一般在富氧條件下部分碳發(fā)生氧化反應(yīng)釋放大量熱量，進(jìn)而使殘余碳與鈣源反應(yīng)生成電石。如“一種密閉電石爐爐氣還原分解磷石膏的方法”（200910094165.9）和“氧熱法反應(yīng)制備電石和合成氣的方法及電石反應(yīng)器”（201010581701.0）專利技術(shù)，該技術(shù)雖能量利用率較高，但對設(shè)備要求較高（如預(yù)熱器、反應(yīng)器、換熱器等），工藝過程復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種工藝簡單、生產(chǎn)成本低和對設(shè)備無特殊要求的以磷石膏為主料的電石的制備方法；用該方法所制備以磷石膏為主料的電石純度高和結(jié)晶好。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案的具體步驟是：

步驟一、按磷石膏︰棕剛玉的質(zhì)量比為100︰(1.0~1.5)配料，球磨至粒度≤80μm，得到磷石膏顆粒。

步驟二、按所述磷石膏顆粒︰炭黑的質(zhì)量比為10︰(4~5)配料，混合0.3~0.5小時，得到混合料。

步驟三、將所述混合料加入真空電弧爐中，升溫至1700~1900℃，保溫2~3小時；再除去底層合金熔體，隨爐冷卻至室溫，即得以磷石膏為主料的電石。

所述磷石膏的主要化學(xué)成分是：CaSO₄含量為70~85wt%，SiO₂含量為1~5wt%，Al₂O₃含量為2~3wt%，MgO含量為2~3wt%，F(xiàn)e₂O₃含量為2~3wt%。

所述棕剛玉的Al₂O₃含量≥95wt%。

所述炭黑的C含量≥92wt%。

由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果：

1、本發(fā)明以工業(yè)固體廢渣—磷石膏為主要原料，經(jīng)混磨后加入真空電弧爐中碳化還原，不僅制備工藝簡單，且能顯著降低電石的制備成本。

2、本發(fā)明利用磷石膏中雜質(zhì)組分在高溫條件下形成液相，提升碳化反應(yīng)速率，促進(jìn)電石的結(jié)晶，同時利用電弧爐內(nèi)產(chǎn)物的比重而分層，提高了電石的純度。

本發(fā)明所制備的以磷石膏為主料的電石經(jīng)檢測：CaC₂含量為98.5~99.0wt%；晶粒度為3~6μm。

因此，本發(fā)明具有工藝簡單、生產(chǎn)成本低和對設(shè)備無特殊要求的特點(diǎn)，用該方法制備的以磷石膏為主料的電石純度高和結(jié)晶好。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，并非對其保護(hù)范圍的限制：

為避免重復(fù)，先將本具體實(shí)施方式所涉及的原料統(tǒng)一描述如下，實(shí)施例中不再贅述：

所述棕剛玉的Al₂O₃含量≥95wt%。

所述炭黑的C含量≥92wt%。

實(shí)施例1

一種以磷石膏為主料的電石及其制備方法。本實(shí)施例所述制備方法的具體步驟是：

步驟一、按磷石膏︰棕剛玉的質(zhì)量比為100︰(1.0~1.2)配料，球磨至粒度≤80μm，得到磷石膏顆粒。

步驟二、按所述磷石膏顆粒︰炭黑的質(zhì)量比為10︰(4.0~4.4)配料，混合0.3~0.5小時，得到混合料。

步驟三、將所述混合料加入真空電弧爐中，升溫至1700~1780℃，保溫2~3小時；再除去底層合金熔體，隨爐冷卻至室溫，即得以磷石膏為主料的電石。

所述磷石膏的主要化學(xué)成分是：CaSO₄含量為70~76wt%，SiO₂含量為2~5wt%，Al₂O₃含量為2.4~3wt%，MgO含量為2.4~3wt%，F(xiàn)e₂O₃含量為2.4~3wt%。

本發(fā)明所制備的以磷石膏為主料的電石經(jīng)檢測：CaC₂含量為98.5~98.7wt%；晶粒度為3~5μm。

實(shí)施例2

一種以磷石膏為主料的電石及其制備方法。本實(shí)施例所述制備方法的具體步驟是：

步驟一、按磷石膏︰棕剛玉的質(zhì)量比為100︰(1.1~1.3)配料，球磨至粒度≤80μm，得到磷石膏顆粒。

步驟二、按所述磷石膏顆粒︰炭黑的質(zhì)量比為10︰(4.2~4.6)配料，混合0.3~0.5小時，得到混合料。

步驟三、將所述混合料加入真空電弧爐中，升溫至1740~1820℃，保溫2~3小時；再除去底層合金熔體，隨爐冷卻至室溫，即得以磷石膏為主料的電石。

所述磷石膏的主要化學(xué)成分是：CaSO₄含量為73~79wt%，SiO₂含量為2~5wt%，Al₂O₃含量為2.4~3wt%，MgO含量為2.4~3wt%，F(xiàn)e₂O₃含量為2.4~3wt%。

本發(fā)明所制備的以磷石膏為主料的電石經(jīng)檢測：CaC₂含量為98.6~98.8wt%；晶粒度為3~5μm。

實(shí)施例3

一種以磷石膏為主料的電石及其制備方法。本實(shí)施例所述制備方法的具體步驟是：

步驟一、按磷石膏︰棕剛玉的質(zhì)量比為100︰(1.2~1.4)配料，球磨至粒度≤80μm，得到磷石膏顆粒。

步驟二、按所述磷石膏顆粒︰炭黑的質(zhì)量比為10︰(4.4~4.8)配料，混合0.3~0.5小時，得到混合料。

步驟三、將所述混合料加入真空電弧爐中，升溫至1780~1860℃，保溫2~3小時；再除去底層合金熔體，隨爐冷卻至室溫，即得以磷石膏為主料的電石。

所述磷石膏的主要化學(xué)成分是：CaSO₄含量為76~82wt%，SiO₂含量為1~4wt%，Al₂O₃含量為2~2.6wt%，MgO含量為2~2.6wt%，F(xiàn)e₂O₃含量為2~2.6wt%。

本發(fā)明所制備的以磷石膏為主料的電石經(jīng)檢測：CaC₂含量為98.7~98.9wt%；晶粒度為4~6μm。

實(shí)施例4

一種以磷石膏為主料的電石及其制備方法。本實(shí)施例所述制備方法的具體步驟是：

步驟一、按磷石膏︰棕剛玉的質(zhì)量比為100︰(1.3~1.5)配料，球磨至粒度≤80μm，得到磷石膏顆粒。

步驟二、按所述磷石膏顆粒︰炭黑的質(zhì)量比為10︰(4.6~5.0)配料，混合0.3~0.5小時，得到混合料。

步驟三、將所述混合料加入真空電弧爐中，升溫至1820~1900℃，保溫2~3小時；再除去底層合金熔體，隨爐冷卻至室溫，即得以磷石膏為主料的電石。

所述磷石膏的主要化學(xué)成分是：CaSO₄含量為79~85wt%，SiO₂含量為1~4wt%，Al₂O₃含量為2~2.6wt%，MgO含量為2~2.6wt%，F(xiàn)e₂O₃含量為2~2.6wt%。

本發(fā)明所制備的以磷石膏為主料的電石經(jīng)檢測：CaC₂含量為98.8~99.0wt%；晶粒度為4~6μm。

本具體實(shí)施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果：

1、本具體實(shí)施方式以工業(yè)固體廢渣—磷石膏為主要原料，經(jīng)混磨后加入真空電弧爐中碳化還原，不僅制備工藝簡單，且能顯著降低電石的制備成本。

2、本具體實(shí)施方式利用磷石膏中雜質(zhì)組分在高溫條件下形成液相，提升碳化反應(yīng)速率，促進(jìn)電石的結(jié)晶，同時利用電弧爐內(nèi)產(chǎn)物的比重而分層，提高了電石的純度。

本具體實(shí)施方式所制備的以磷石膏為主料的電石經(jīng)檢測：CaC₂含量為98.5~99.0wt%；晶粒度為3~6μm。

因此，本具體實(shí)施方式具有工藝簡單、生產(chǎn)成本低和對設(shè)備無特殊要求的特點(diǎn)，用該方法制備的以磷石膏為主料的電石純度高和結(jié)晶好。