CN110817878A - 一种用电石渣制备电石的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于固体废料资源化利用技术领域，特别是涉及一种用电石渣制备电石的方法，该方法包括以下步骤：（1）电石渣提纯；（2）制备CaO含碳球团；（3）制备电石。本发明提供的工艺能产生高效的经济和环境效益。

Description

一种用电石渣制备电石的方法

技术领域

本发明属于固体废料资源化利用技术领域，特别是涉及一种用电石渣制备电石的方法。

背景技术

目前，电石水解-氯化法是工业上制备PVC的主要方法。按生产经验，每生产1吨PVC会产生1.2吨电石渣(干基)，仅2016年全国产生干基电石渣就达3276万吨。电石渣的主要成分是Ca(OH)₂，具有强碱性(水溶液pH达12.5)，直接堆放不仅占用大量土地，且污染环境，如果处理不当会长期制约企业的发展。

电石是有机合成化学工业的基本原料之一，工业上一般多采用电热法生产电石，即生石灰(CaO)和含碳原料(焦炭、无烟煤或石油焦)在电石炉内合成。生石灰一般来源于石灰石的高温分解，但石灰石毕竟是一种不可再生资源，而且石灰石的开采会对环境造成一定的破坏。随着国家对石灰石矿开采的要求越来越严格，以电石渣为原料生产生石灰越来越成为迫切而现实的需求。以生石灰为原料制备电石的工艺中，为了减少电石生产过程中的能耗，实现安全、高效生产的目的，原材料CaO的质量需要严格控制。其中CaO含量必须超过92％，未能分解的CaCO₃含量不能超过7％，含水量低于1％，其中Al³⁺、Fe³⁺、Mg²⁺，PO₄ ^3-等杂质含量尽可能减少。以生石灰作为原料生产电石时，生石灰内所含杂质在电石炉中融化时会熔入电石内，从而降低电石的品质；同时，这种杂质会在电石渣中逐渐富集，影响了电石渣的进一步利用，故而降低生石灰中的杂质对于电石的品质和电石渣的利用有着重大意义。

腐植酸是一种常见的化工生产原料，具有“酸析碱溶”的特点。其表面含有丰富的-COOH、-OH基团，是一种很好的金属离子吸附剂，有实验证明腐植酸在碱性条件下对磷酸盐的沉淀具有明显的抑制作用。同时腐植酸在工业上也有作为粘结剂被使用的案例。

发明内容

本发明的目的是以污染环境的固体废料电石渣为原料，提供一种变废为宝用电石渣制取电石的生产工艺。主要是通过综合利用腐植酸的特性，调整操作各工段的时间、温度、电石渣/腐植酸配比、腐植酸类型，得到高附加值的电石。

本发明的技术方案：一种用电石渣制备电石的方法，该方法包括以下步骤：

(1)电石渣提纯：将电石渣加水搅拌打浆制成浆液，向浆液中加入腐植酸充分搅拌，使腐植酸表面的-COOH和-OH基团充分吸附浆液中游离的Al³⁺、Fe³⁺、Mg²⁺；然后进行悬液分离；将分离的溶液pH值调制成酸性，使腐植酸解析出Al³⁺、Fe³⁺、Mg²⁺离子；分离提纯的电石渣脱水干燥，备用；

(2)制备CaO含碳球团：向步骤(1)中制备的电石渣中加入腐植酸并混合均匀，然后造粒、烘干并在800-1200℃煅烧，得到高纯度的CaO含碳球团，备用；

(3)制备电石：将步骤(2)中制备的CaO含碳球加入腐植酸并混合均匀，加入到电石炉中进行电热合成反应，以腐植酸中的碳元素作为高温还原剂即可生产获得高纯度电石。

优化设计，所述的腐植酸包括风化煤提取的腐植酸或腐植酸钠或混酸处理的腐植酸，均市售可得。

优化设计，步骤(1)中腐植酸与电石渣浆液混合后充分搅拌时间为0.5-24小时。

优化设计，步骤(1)中通过调节含腐植酸碱液的pH值来回收腐植酸。

优化设计，步骤(1)中干燥后的电石渣含水量小于15％。

优化设计，步骤(2)中腐植酸与电石渣混合的质量比为0.5-3.0。

优化设计，步骤(2)中，电石渣煅烧温度为800-1200℃，时间0.5-2小时。

优化设计，步骤(3)腐植酸与CaO含碳球团的质量比为0.5-5.0。

优化设计，步骤(3)中，电石炉的温度为1900-2200℃，时间0.5-2小时。

有益效果：1、本发明提供的工艺能产生高效的经济和环境效益。使用廉价的腐植酸和工业固体废料电石渣制备具有高附加值的工业电石，不仅能够解决电石渣堆放和石灰石矿开采过程中带来的环境问题，还能够变废为宝，产生额外的经济收益。2、本发明提供的工艺合成出的电石中杂志含量较低，能够用于生产高纯度的PVC产品。3、本发明提供的工艺中使用的原料(电石渣、腐植酸)可以回收并多次循环使用，能提高原料的利用效率，减少废料的排放，降低企业生产对环境的影响。4、腐植酸的主要成分是含碳、氢、氧的有机成分以及少量的SiO₂和金属离子，用混酸(HCl、HF)处理掉SiO₂和金属离子后，腐植酸可以作为离子吸附剂、粘结剂、高温还原剂。在电石渣提纯过程中，腐植酸可以作为离子吸附剂分离出电石渣中的Al³⁺、Fe³⁺、Mg²⁺和磷酸盐杂质；在制备CaO含碳球团的过程中，腐植酸可以作为粘结剂和造孔剂，既能提高CaO含碳微球的热强度，也能通过高温氧化造孔增大电石渣的孔隙率，提高电石渣分解成CaO的效率；在制备电石过程中，腐植酸还能够作为碳源还原CaO得到高附加值的电石。

附图说明

附图1为腐植酸的分子结构模型图；附图2为腐植酸的红外表征分析图；附图3为电石渣制电石的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1、一种用电石渣制备电石的方法，如下：

(1)取100份电石渣加入250份的水，混合均匀并筛分出不溶的大块颗粒；再向混合的浆液中加入50份风化煤提取的腐植酸，混合搅拌1小时后，混合溶液进入悬液分离器；分离出的液体用HCl调制pH值为5，使腐植酸在酸性条件下析出；分离出来的固体电石渣80-85份进入真空皮带脱水干燥，备用；

(2)取100份已脱水干燥的电石渣，加入200份腐植酸，混合均匀后造粒、烘干，在空气气氛下，1000度焙烧1小时，得到高纯度的CaO含碳球团，备用；焙烧时的高热尾气可用来干燥步骤(1)中分离出的电石渣和腐植酸钠；

(3)将上述制备好的CaO含碳球团和腐植酸按1:3的比例混合，混合均匀后送入到电热炉中进行电热合成反应，电热炉温度设置为2100度，反应2小时后即可获得高附加值的电石。

实施例2、一种用电石渣制备电石的方法，如下：

(1)取100份电石渣加入150份的水，混合均匀并筛分出不溶的大块颗粒；再向混合的浆液中加入40份的腐植酸钠，混合搅拌20小时后，混合溶液进入悬液分离器；分离出的液体用HCl调制pH值为5，使腐植酸在酸性条件下析出；分离出来的固体电石渣80-85份，进入真空皮带脱水干燥，备用；

(2)取100份已脱水干燥的电石渣，加入50份腐植酸钠，混合均匀后造粒、烘干，在空气气氛下，1000度焙烧0.5小时，得到高纯度的CaO含碳球团，备用；焙烧时的高热尾气可用来干燥(1)中分离出的电石渣和腐植酸钠；

(3)将上述制备好的CaO含碳球团和腐植酸钠按1:3的比例混合，混合均匀后送入到电热炉中进行电热合成反应，电热炉温度设置为2200度，反应0.5小时得到高附加值的电石。

表1天然石灰石和实施例中提纯后电石渣组成分析(质量分数)

表2腐植酸的元素组成分析(质量分数％)

结论：通过利用高污染的电石渣和低成本的腐植酸作为原料合成了的电石，既减少了环境污染，又能产生经济效益，是一种可持续的生产方式。

Claims (9)

1.一种用电石渣制备电石的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

（1）电石渣提纯：将电石渣加水搅拌打浆制成浆液，向浆液中加入腐植酸充分搅拌，使腐植酸表面的-COOH和-OH基团充分吸附浆液中游离的Al³⁺、Fe³⁺、Mg²⁺；然后进行悬液分离；将分离的溶液pH值调制成酸性，使腐植酸解析出Al³⁺、Fe³⁺、Mg²⁺离子；分离提纯的电石渣脱水干燥，备用；

（2）制备CaO含碳球团：向步骤（1）中制备的电石渣中加入腐植酸并混合均匀，然后造粒、烘干并在800-1200 ^oC煅烧，得到高纯度的CaO含碳球团，备用；

（3）制备电石：将步骤（2）中制备的CaO含碳球加入腐植酸并混合均匀，加入到电石炉中进行电热合成反应，以腐植酸中的碳元素作为高温还原剂即可生产获得高纯度电石。

2.根据权利要求1中所述的一种电石渣制备电石的方法，其特征在于：所述的腐植酸包括风化煤提取的腐植酸或腐植酸钠或混酸处理的腐植酸，均市售可得。

3.根据权利要求1中所述的一种电石渣制备电石的方法，其特征在于：步骤（1）中腐植酸与电石渣浆液混合后充分搅拌时间为0.5-24小时。

4.根据权利要求1中所述的一种电石渣制备电石的方法，其特征在于：步骤（1）中通过调节含腐植酸碱液的pH值来回收腐植酸。

5.根据权利要求1中所述的一种电石渣制备电石的方法，其特征在于：步骤（1）中干燥后的电石渣含水量小于15%。

6.根据权利要求1中所述的一种电石渣制备电石的方法，其特征在于：步骤（2）中腐植酸与电石渣混合的质量比为0.5-3.0。

7.根据权利要求1中所述的一种电石渣制备电石的方法，其特征在于：步骤（2）中，电石渣煅烧温度为800-1200 ^oC，时间0.5-2小时。

8.根据权利要求1中所述的一种电石渣制备电石的方法，其特征在于：步骤（3）腐植酸与CaO含碳球团的质量比为0.5-5.0。

9.根据权利要求1中所述的一种电石渣制备电石的方法，其特征在于：步骤（3）中，电石炉的温度为1900-2200 ^oC，时间0.5-2小时。

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