阅读说明：本技术 一种石灰氮的合成方法 (Method for synthesizing lime nitrogen ) 是由 高鹏 张宁 安敬瑞 崔卫华 于 2019-11-06 设计创作，主要内容包括：本发明属于化工技术领域,具体涉及一种石灰氮的合成方法,本发明方法以氧化钙、氨基甲酸铵为原料,通过煅烧制得石灰氮,且煅烧过程中通入含氨气体。本发明在煅烧过程中通入含氨气体,有效减少了氨基甲酸铵的分解,降低了反应温度,提高了收率,避免了最终产品中副产物的夹杂,保证了产物中有效成分氰胺化钙的有效含量。反应无废弃物产生,具有很高的环保价值,大大降低了生产成本,适合工业化生产。(The invention belongs to the technical field of chemical industry, and particularly relates to a method for synthesizing lime nitrogen. According to the invention, ammonia-containing gas is introduced in the calcining process, so that the decomposition of ammonium carbamate is effectively reduced, the reaction temperature is reduced, the yield is improved, the inclusion of byproducts in the final product is avoided, and the effective content of the effective component calcium cyanamide in the product is ensured. No waste is generated in the reaction, the method has high environmental protection value, greatly reduces the production cost and is suitable for industrial production.)

一种石灰氮的合成方法

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体涉及一种石灰氮的合成方法。

背景技术

石灰氮，又称氰氨化钙，是生产单氰胺、双氰胺、硫脲、和多菌灵的原料，在钢铁作业中可做金属热处理剂，在农业上可作基肥。目前我国石灰氮用于单氰胺、双氰胺生产的消费占石灰氮总消费量的60％，用于硫脲、多菌灵生产的消费量占石灰氮总消费量的35％左右，用于农业领域的消费量仅占石灰氮总消费量的5％左右。

目前，石灰氮合成方法是将电石破碎后均匀配入萤石及回炉石灰，经球磨机磨成电石粉末，再进入氮化炉，在1000℃高温下与氮气反应，经42-48h后生成石灰氮，熔块取出经粉碎及管磨机细碎，制得氰氨化钙成品。目前生产工艺存在能耗大，成本高、污染大的缺点。因此选择一条经济廉价，操作简单安全、无污染的合成工艺将具有很大的经济价值。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种石灰氮的合成方法，解决了现有技术中生产成本高、能耗大、污染大等问题。

本发明方法是以氧化钙、氨基甲酸铵为原料，通过煅烧制得高品质石灰氮，且煅烧过程中通入含氨气体。

所述含氨气体指氨气体积百分量大于40％的气体，可以来源于氨气或液氨或含有氨气成分的混合气。

其具体步骤包括：

(1)第一煅烧阶段：发生如下反应：2NH₂COONH₄+CaO→Ca(OCN)₂+2NH₃+3H₂O；

具体过程为：将氧化钙与氨基甲酸铵混合均匀，放置于高温反应炉中，持续通入含氨气体使体系压力保持0-3MPa，100-150℃进行反应，反应时间2-4h，反应完毕后继续升温；

(2)第二煅烧阶段：发生如下反应：Ca(OCN)₂→CaCN₂+CO₂；

具体过程为：继续通入含氨气体使体系压力保持0-3MPa，升温至500-800℃进行反应，反应时间4-8h，反应结束后氮气氛围下冷却至室温，即为高品质石灰氮产品。

第一煅烧阶段，温度过低反应难以发生，温度过高，氨基甲酸铵分解加剧，因此煅烧温度控制在100-150℃，反应2-4h。

第二段烧阶段，温度过低反应缓慢，温度过高，造成能耗的浪费因此煅烧温度控制在500-800℃，反应4-8h。

整个煅烧反应过程中，氨基甲酸铵量过低，反应不充分；氨基甲酸铵量过高，造成浪费，因此，以纯物质的摩尔比计，氧化钙：氨基甲酸铵＝1：2-8。

本发明在整个的煅烧反应过程中一直持续通入含氨气体，发明人通过实验发现，含氨气体的通入可以在一定程度上抑制氨基甲酸铵的分解，进而提高收率，而且一定程度上降低了反应温度。另外，含氨气体可以及时将体系中生成的水带走，避免生成的产物CaCN₂与水分解，提高了收率。本发明反应过程中生成的其他产物均以气体形式排出，过量的氨基甲酸铵也会在第二段烧结段分解为气体形式排出，保证了产物中CaCN₂的有效含量。

本发明整个煅烧阶段，通过控制含氨气体的通入，实现控制压力为0-3MPa，压力过小，含氨气体浓度过小，抑制氨基甲酸铵分解效果差；压力过大，在500℃以上的高温反应，会有潜在的危险，对设备高温耐压能力要求高。

体系压力大会对反应进行有一定的提升作用，但出于对设备耐压性及安全考虑，优选的步骤(1)和(2)过程中体系压力保持在0-1MP，更优选的该体系压力保持在0.1-0.5MP。

综上所述，本发明在煅烧过程中通入含氨气体，有效减少了氨基甲酸铵的分解，降低了反应温度，提高了收率，避免了最终产品中副产物的夹杂，保证了产物中有效成分氰胺化钙的有效含量，远远高于目前市售石灰氮中氰氨化钙纯度(约60％)，能耗较低、生产成本低廉、最终获得产品品质高。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例中石灰氮以氧化钙、氨基甲酸铵为原料，通过煅烧制得，且煅烧过程中通入含氨气体，其具体步骤为：

将氧化钙与氨基甲酸铵按摩尔比1：2混合均匀，放置于高温反应炉中，持续通入含氨气体使体系压力保持在0.1MPa，所述含氨气体为氨气与氮气混合气，含量60％，在100℃进行第一段煅烧反应，4h后将体系温度提至500℃继续煅烧反应8h，反应结束后氮气氛围下冷却至室温，得到高品质石灰氮产品，收率89.34％，纯度90.12％。

实施例2

本实施例中石灰氮以氧化钙、氨基甲酸铵为原料，通过煅烧制得，且煅烧过程中通入含氨气体，其具体步骤为：

将氧化钙与氨基甲酸铵按摩尔比1：8混合均匀，放置于高温反应炉中，持续通入含氨气体使体系压力保持在0.3MPa，所述氨气为氨水汽提自制，含量80％，在120℃进行第一段煅烧反应，2h后将体系温度提至800℃继续煅烧反应4h，反应结束后氮气氛围下冷却至室温，得到高品质石灰氮产品，收率89.88％，纯度89.74％。

实施例3

本实施例中石灰氮以氧化钙、氨基甲酸铵为原料，通过煅烧制得，且煅烧过程中通入含氨气体，其具体步骤为：

将氧化钙与氨基甲酸铵按摩尔比1：5混合均匀，放置于高温反应炉中，持续通入含氨气体使体系压力保持在0.25MPa，所述氨气为工业级氨气，含量99％，在145℃进行第一段煅烧反应，3h后将体系温度提至650℃继续煅烧反应6h，反应结束后氮气氛围下冷却至室温，得到高品质石灰氮产品，收率90.45％，纯度90.73％。

对比例

目前，石灰氮合成方法是凭借电弧热和电阻热在1800-2200℃的高温下生石灰与焦炭或兰炭反应制得电石，将电石破碎后经球磨机磨成电石粉末，再进入氮化炉，在1100-1200℃高温下与氮气反应，经42-48h后生成石灰氮，熔块取出经粉碎及管磨机细碎，制得氰氨化钙成品，纯度60％左右。

综上可知，对比例的现有技术工艺能耗高，生产过程中产生大量副产物，如氰化物，炭黑等，导致有效成分含量低，下游应用副反应多。而本发明方法中，氰氨化钙的收率高于88％，纯度高于89％，远远高于目前市场中石灰氮的收率和纯度，大大降低了生产成本，提高了产品的收率和品质，该工艺能耗低、无副产物、环保节能，适合工业化生产。