阅读说明：本技术 一种利用电石渣生产块状氧化钙的方法 (Method for producing blocky calcium oxide by using carbide slag ) 是由 田振军 李春荣 于 2020-05-29 设计创作，主要内容包括：本发明属于化工生产领域,公开了一种利用电石渣生产块状氧化钙的方法,包括以下步骤：步骤1,向粘合剂中加水,得粘结剂水溶液；步骤2,向电石渣中加入粘结剂水溶液,混合均匀,得混合物；步骤3,将所述混合物压制成型,室温干燥,烘干,煅烧,即得；以电石生产乙炔过程产生的电石渣为主要原料,实现电石渣的循环利用,解决煤基电石行业的能源与环境问题,且配合磷酸氢二钠、磷酸二氢钠粘结剂所得的氧化钙的最大荷载能达到85.8N以上。(The invention belongs to the field of chemical production, and discloses a method for producing blocky calcium oxide by using carbide slag, which comprises the following steps: step 1, adding water into an adhesive to obtain an adhesive aqueous solution; step 2, adding a binder aqueous solution into the carbide slag, and uniformly mixing to obtain a mixture; step 3, pressing and forming the mixture, drying at room temperature, drying, and calcining to obtain the catalyst; the method has the advantages that the carbide slag generated in the process of producing acetylene by using carbide is used as a main raw material, the recycling of the carbide slag is realized, the energy and environmental problems of the coal-based carbide industry are solved, and the maximum load capacity of calcium oxide obtained by matching with a binder of disodium hydrogen phosphate and sodium dihydrogen phosphate is over 85.8N.)

一种利用电石渣生产块状氧化钙的方法

技术领域

本发明涉及化工生产领域，具体涉及一种利用电石渣生产块状氧化钙的方法。

背景技术

我国的煤炭资源比较丰富，在基础化工领域已经形成以煤制甲醇、甲醇制烯烃及二甲醚、煤制燃料油等现代煤化工产业为龙头的产业集群。作为煤化工分支之一的电石法制乙炔工艺已经成为工业生产聚氯乙烯(PVC)的重要环节。中国西北工业地区依靠本地的资源和能源优势，着力发展以煤炭——电石——乙炔——PVC为核心的生产模式，该生产模式占到PVC总生产行业的80％，而每制造lt的PVC就会伴随产生1.5～1.9t的电石渣。

虽然电石渣属一般工业固体废弃物，但是其产生量巨大，到目前为止中国电石渣的堆存量已超过千万吨，其长期堆存会导致大量的微量元素富集进而对土壤、水体和周边环境造成严重的污染。由于电石渣的附加值较低，利用效率差，面对如此庞大的堆存量，如果处理不得当，将严重制约企业的发展。因此，实现电石渣循环利用，使之变废为宝已刻不容缓。

由于工业上电石生产采用“移动床”生产工艺，原料兰碳与氧化钙(CaO)均需具备一定抗压强度，以保证电石生产过程中产生的CO顺利排出，因此由电石渣获得具有一定抗压强度的块状CaO尤为重要。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种利用电石渣生产块状氧化钙的方法，以电石生产乙炔过程产生的电石渣为主要原料，实现电石渣的循环利用，解决煤基电石行业的能源与环境问题，且配合磷酸氢二钠、磷酸二氢钠粘结剂所得的氧化钙的最大荷载能达到85.8N以上。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

一种利用电石渣生产块状氧化钙的方法，包括以下步骤：

步骤1，向粘合剂中加水，得粘结剂水溶液；

步骤2，向电石渣中加入粘结剂水溶液，混合均匀，得混合物；

步骤3，将所述混合物压制成型，室温干燥，烘干，煅烧，即得。

优选的，所述电石渣、粘结剂和水的用量比例为：(85-100)：(9-15)：60。

优选的，还包括兰碳，在向电石渣中加入粘结剂水溶液之前，先向电石渣中加入兰碳。

优选的，步骤1中，所述粘合剂为无机硅酸钠、磷酸与硅酸盐的混合物、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠。

进一步优选的，步骤1中，所述粘结剂为磷酸二氢钠、磷酸氢二钠。

进一步优选的，步骤1中，所述硅酸盐为硅酸钠。

优选的，步骤3中，所述压制成型的次数为2-10次。

优选的，步骤3中，所述室温干燥的时间为12-24小时。

优选的，步骤3中，所述烘干的温度为100-110℃，所述烘干的时间为1-3小时。

优选的，步骤3中，所述煅烧的温度为800-1100℃，所述煅烧的时间为40-80min，煅烧的升温速度为10-22℃/min。

进一步优选的，步骤3中，所述煅烧的温度为900℃，所述煅烧的时间为60min，煅烧的升温速度为16℃/min。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1)本发明的利用电石渣生产块状氧化钙的方法中，以电石生产乙炔过程产生的电石渣为主要原料，加入粘结剂、水等原料，通过混合、压制成型、干燥、烘干、煅烧等工艺，获得电石生产用块状氧化钙，实现了乙炔生产过程固废循环利用，解决煤基电石行业的能源与环境问题。

2)以电石渣为主要原料实现了工业固废的综合利用，降低了电石生产企业生产成本，满足了电石生产过程绿色环保的要求。

3)采用磷酸氢二钠作为电石渣转化为氧化钙的粘结剂，所得的块状氧化钙的最大荷载能达到88.9N；以磷酸二氢钠作为电石渣转化为氧化钙的粘结剂，所得的块状氧化钙的最大荷载能达到85.8N。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

图1为实施例1所得的块状氧化钙的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。

实施例1

一种利用电石渣生产块状氧化钙的方法，包括以下步骤：

步骤1，将电石渣和兰碳混合，得固体粉料。

步骤2，向无机硅酸钠粘合剂中加水，得粘结剂水溶液。

步骤3，向固体粉料中加入粘结剂水溶液，混合均匀，得混合物；其中，电石渣：兰碳：无机硅酸钠粘合剂：水配比为80：5：15：60。

步骤4，采用模具在适当压力下将混合物压制成型，室温放置保养干燥12小时，105℃烘干脱水2小时，放置于高温炉中以速度16℃/min的速度升温至950℃，保温煅烧60min煅烧，自然降温至50℃左右，转移干燥器中，防止吸水分解，即得块状氧化钙，如图1所示。

采用型号为UTM5105的电子万能试验机对所得的块状氧化钙进行强度测试，电子万能试验机的加载速度为0.5mm/min，所得块状氧化钙的最大荷载8.85N。(强度换算：最大荷载N/接触面积m²＝Pa，根据样品形状，受力面约为9～16mm²即9×10^-6～16×10^-6m²，天然石灰石热强度为11.9MPa)。

实施例2

一种利用电石渣生产块状氧化钙的方法，包括以下步骤：

步骤1，向磷酸和硅酸钠中加水，得粘结剂水溶液。

步骤2，向电石渣中加入粘结剂水溶液，混合均匀，得混合物；其中，电石渣：磷酸、硅酸钠和水的配比为85：10：15：60。

步骤3，采用模具在适当压力下将混合物压制成型，室温放置保养干燥12小时，105℃烘干脱水2小时，放置于高温炉中以速度16℃/min的速度升温至950℃，保温煅烧60min煅烧，自然降温至50℃左右，转移干燥器中，防止吸水分解，即得块状氧化钙。

采用型号为UTM5105的电子万能试验机对所得的块状氧化钙进行强度测试，电子万能试验机的加载速度为0.5mm/min，所得块状氧化钙的最大荷载29.74N。

实施例3

一种利用电石渣生产块状氧化钙的方法，包括以下步骤：

步骤1，向磷酸和硅酸钠中加水，得粘结剂水溶液。

步骤2，向电石渣中加入粘结剂水溶液，混合均匀，得混合物；其中，电石渣：磷酸、硅酸钠和水的配比为85：10：15：60。

步骤3，采用模具在适当压力下将混合物压制成型(其中，混合物样品为2份，分别为1号、2号混合物样品；1号混合物样品用铁锤敲击2次，2号混合物样品用铁锤敲击4次)，室温放置保养干燥12小时，105℃烘干脱水2小时，放置于高温炉中以速度16℃/min的速度升温至950℃，保温煅烧60min煅烧，自然降温至50℃左右，转移干燥器中，防止吸水分解，即得1号块状氧化钙和2号块状氧化钙。

采用型号为UTM5105的电子万能试验机对所得的2个块状氧化钙进行强度测试，电子万能试验机的加载速度为0.5mm/min，所得1号块状氧化钙的最大荷载5.34N，2号块状氧化钙的最大荷载25.85N。

1号块状氧化钙的最大荷载明显低于2号块状氧化钙的最大荷载，表明成型压力对产品强度影响显著；磷酸作为粘合剂可以有效提高样品成型强度。

实施例4

一种利用电石渣生产块状氧化钙的方法，包括以下步骤：

步骤1，向磷酸二氢钠粘合剂中加水，得粘结剂水溶液。

步骤2，向电石渣中加入粘结剂水溶液，混合均匀，得混合物；其中，电石渣：磷酸二氢钠粘合剂：水的配比为85：9：60。

步骤3，采用模具在适当压力下将混合物压制成型(混合物分为4个样品，其中，1号样品敲击4次，2号样品敲击6次，3号样品敲击8次，4号样品敲击10次)，室温放置保养干燥12小时，105℃烘干脱水2小时，放置于高温炉中以速度16℃/min的速度升温至950℃，保温煅烧60min煅烧，自然降温至50℃左右，转移干燥器中，防止吸水分解，即得4个块状氧化钙，分别为试件1、试件2、试件3、试件4。

采用型号为UTM5105的电子万能试验机对所得的4个块状氧化钙进行强度测试，电子万能试验机的加载速度为0.5mm/min，试件1最大荷载23.3N，试件2最大荷载42.48N，试件3最大荷载65.41N，试件4最大荷载85.8N。

由上述试验结果可知，在适当成型压力下，磷酸二氢钠无机粘合剂作为电石渣热解制备氧化钙的粘接物，所得氧化钙产品基本可以满足乙炔生产对氧化钙形态及强度的要求。原因是加入粘结剂磷酸二氢钠后，Ca(OH)与磷酸二氢钠反应生成的Ca-PH复合盐可能抑制了烧结过程中CaO颗粒的异常生长，导致烧结颈大小分布范围变窄，球团中的烧结颈数目增加，对CaO球团致密性可能起到积极的促进作作用，因此选择粘结剂磷酸二氢钠来强化CaO球团热强度工艺有一定可行性。

实施例5

一种利用电石渣生产块状氧化钙的方法，包括以下步骤：

步骤1，向磷酸氢二钠粘合剂中加水，得粘结剂水溶液。

步骤2，向电石渣中加入粘结剂水溶液，混合均匀，得混合物；其中，电石渣：磷酸氢二钠粘合剂：水的配比为100：10：60。

步骤3，采用模具在适当压力下将混合物压制成型(混合物分为3个样品，其中，1号样品敲击4次，2号样品敲击6次，3号样品敲击8次)，室温放置保养干燥12小时，105℃烘干脱水2小时，放置于高温炉中以速度16℃/min的速度升温至950℃，保温煅烧60min煅烧，自然降温至50℃左右，转移干燥器中，防止吸水分解，即得3个块状氧化钙，分别为试件1、试件2、试件3。

采用型号为UTM5105的电子万能试验机对所得的3个块状氧化钙进行强度测试，电子万能试验机的加载速度为0.5mm/min，试件1最大荷载29.49N，试件2最大荷载26.95N，试件3最大荷载88.9N，

由上述数据可知，在适当的成型压力下，磷酸氢二钠作为粘合剂，强化CaO球团热强度有一定可行性。

对比例1

一种利用电石渣生产块状氧化钙的方法，包括以下步骤：

步骤1，向磷酸二氢钠粘合剂中加水，得粘结剂水溶液。

步骤2，向电石渣中加入粘结剂水溶液，混合均匀，得混合物；其中，电石渣：磷酸二氢钠粘合剂：水的配比为85：9：60。

步骤3，采用模具在适当压力下将混合物压制成型(混合物分为3个样品，其中，1号样品敲击4次，2号样品敲击6次，3号样品敲击8次，室温放置保养干燥12小时，105℃烘干脱水2小时，自然降温至50℃左右，转移干燥器中，防止吸水分解，即得3个块状氧化钙，分别为试件1、试件2、试件3。

采用型号为UTM5105的电子万能试验机对所得的3个块状氧化钙进行强度测试，电子万能试验机的加载速度为0.5mm/min，试件1最大荷载20.512N，试件2最大荷载21.72N，试件3最大荷载28.4N。

由实施例4和对比例1的数据可知，不同模压条件下，煅烧前的样品强度差异较小，经过煅烧后强度差异明显增大，表明煅烧对产品强度影响显著。

对比例2

一种利用电石渣生产块状氧化钙的方法，包括以下步骤：

步骤1，向磷酸氢二钠粘合剂中加水，得粘结剂水溶液。

步骤2，向电石渣中加入粘结剂水溶液，混合均匀，得混合物；其中，电石渣：磷酸氢二钠粘合剂：水的配比为100：10：60。

步骤3，采用模具在适当压力下将混合物压制成型(混合物分为3个样品，其中，1号样品敲击4次，2号样品敲击6次，3号样品敲击8次)，室温放置保养干燥12小时，105℃烘干脱水2小时，自然降温至50℃左右，转移干燥器中，防止吸水分解，即得3个块状氧化钙，分别为试件1、试件2、试件3。

采用型号为UTM5105的电子万能试验机对所得的3个块状氧化钙进行强度测试，电子万能试验机的加载速度为0.5mm/min，试件1最大荷载20.51N，试件2最大荷载20.83N，试件3最大荷载20.97N，

由实施例5和对比例2的数据可知，不同模压条件下，煅烧前的样品强度差异较小，经过煅烧后强度差异明显增大，表明煅烧对产品强度影响显著。

在以上实施例中，通过调控氧化钙球团成型过程中的成型压力、粘结剂的添加量、水的添加量可实现对氧化钙球团抗压强度的调控。其中，成型压力起着破坏粉料颗粒之间的摩擦力和机械咬合力形成的“拱桥效应”的作用，使颗粒进行重排，提高颗粒间的机械啮合作用，增大粉料间的接触面积，提高球团致密度，进而强化球团的抗压强度。

水在球团成型过程中，起着润滑颗粒的作用，可降低颗粒之间的摩擦力，使得球团颗粒间的接触更为致密，有利于提高球团强度。通常原料水分过高，其初始成球较快，但易造成生球相互粘结、变形及不易脱模，导致生球粒度分布不均、强度较差，同时增加干燥成本。而原料水分过低，则容易出现两半球间缝隙增大，粉料结合强度差，成球率低甚至无法成球的现象。

磷酸系列粘结剂在高温下会形成纤维状晶体穿插于CaO颗粒之间，纤维状晶体的存在显著提高了CaO含碳球团的抗压强度。

虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案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。