1.本发明属于电石制备乙炔的技术领域，具体涉及一种干法电石制乙炔联产高比表氢氧化钙及其制备方法。
背景技术：
2.电石与水反应生成乙炔气，电石水解制备乙炔气体时会产生大量电石渣
固废，由于运输费较高和电石渣本身杂质种类较多，其综合利用率不高，常常被当作固废进行处理，但是由于电石渣钙质资源含量丰富，可作为优良的二次钙基资源，因此对电石渣进行资源化处理具有广泛的应用前景。
3.现有技术中电石与水反应生成乙炔气主要采用湿法工艺，湿法是指将电石加入水中，通过添加过量水促使电石完全反应，但生成的石灰乳容易覆盖在电石表面，或者石灰乳大多悬浮在反应体系中，减少电石与水的接触面积从而影响反应的正常进行，导致电石反应不完全，该过程水资源消耗量大，产生的渣浆难以处理。
4.现技术在电石制乙炔过程中采用湿法，耗水量较大且流程复杂，能源消耗较大。
技术实现要素：
5.针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种干法电石制乙炔联产高比表氢氧化钙及其制备方法，步骤简单，成本低廉。
6.本发明是通过以下技术方案来实现：
7.一种干法电石制乙炔联产高比表氢氧化钙的制备方法，包括以下步骤：
8.s1：原料电石冷却至不大于80℃进行破碎，破碎后筛分得到电石颗粒；
9.s2：筛分后的电石颗粒输送至反应器，在反应器内与水进行反应，反应温度为100-110℃，在水中添加表面活性剂，并进行搅拌形成粉状混合物，反应生成乙炔气体和粉状电石渣；
10.s3：乙炔气体从反应器排出并收集，粉状电石渣从反应器下方排出进入收集器，得到比表面积≥30.825m2/g的高比表氢氧化钙的电石渣。
11.进一步的，所述步骤s1中电石的破碎在多功能高速粉碎机、磨粉机或球磨机中进行粉碎，得到电石的粒径小于150μm。
12.进一步的，所述步骤s2中的表面活性剂包括丙二醇、三乙醇胺、丙三醇、二甘醇、异丙醇中的一种或几种的混合物。
13.进一步的，所述步骤s2中的表面活性剂的质量分数为电石质量的5wt％-20wt％。
14.进一步的，所述步骤s3中乙炔气体从反应器上端管道排出，经净化处理后至气柜存储。
15.进一步的，所述步骤s2中的表面活性剂先加入水中，与水均匀混合后，倒入反应器内进行反应。
16.进一步的，步骤s2中含有表面活性剂的水与电石的质量比为0.6-1.0∶1。
17.进一步的，所述步骤s2中采用人力输送、起重机械输送机、滚筒输送机、
皮带输送机、网链输送机、链板输送机或螺旋输送机。
18.进一步的，所述步骤s2中反应过程在夹套式搅拌反应釜、高速加热式
混合机或搅拌反应筒中。
19.一种干法电石制乙炔联产的高比表氢氧化钙，基于一种干法电石制乙炔联产高比表氢氧化钙的制备方法制备得到的比表面积≥30.825m2/g的高比表氢氧化钙的电石渣。
20.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
21.本发明提供一种干法电石制乙炔联产高比表氢氧化钙及其制备方法，原料电石冷却至不大于80℃进行破碎，破碎后筛分得到电石颗粒；筛分后的电石颗粒输送至反应器，在反应器内加入约60℃的水进行反应，反应放热升温到100-110℃，在水中添加表面活性剂，并进行搅拌形成粉状混合物，反应生成乙炔气体和粉状电石渣；乙炔气体从反应器排出并收集，粉状电石渣从反应器下方排出进入收集器，得到比表面积≥30.825m2/g的高比表氢氧化钙的电石渣，本方法操作简单，耗水量低，无需后续脱水干燥的程序，设备少，投资和操作成本低，在二次废物产生、腐蚀和扩大规模的问题较少，易于实现规模化生产，是一个十分经济有效的固废电石渣的利用方法。
附图说明
22.图1为本发明一种干法电石制乙炔联产高比表氢氧化钙的制备方法流程图；
23.图2为本发明具体实施例中高比表氢氧化钙电镜图；
24.图3为对比例一中采用现有技术制得的低比表氢氧化钙电镜图。
具体实施方式
25.下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
26.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
27.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
28.本发明提供一种干法电石制乙炔联产高比表氢氧化钙的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：
29.s1：原料电石冷却至不大于80℃进行破碎，破碎后筛分得到电石颗粒；
30.s2：筛分后的电石颗粒输送至反应器，在反应器内与水进行反应，反应温度为100-110℃，在水中添加表面活性剂，并进行搅拌形成粉状混合物，反应生成乙炔气体和粉状电石渣；
31.s3：乙炔气体从反应器排出并收集，粉状电石渣从反应器下方排出进入收集器，得到比表面积≥30.825m2/g的高比表氢氧化钙的电石渣。
32.具体的，加入温度为60℃的水，反应放热升温到100-110℃，水温过低时，主要成分为氢氧化钙的电石渣颗粒间互相粘结，粒径变大。水温升高，反应得到主要成分为氢氧化钙的电石渣的粒度范围明显减小，反应水温影响成品的比表面积及孔容。
33.优选的，所述步骤s1中电石的破碎在多功能高速粉碎机、磨粉机或球磨机中进行粉碎，得到的电石颗粒经100目的筛网后，得到电石的粒径小于150μm，粒径过大会使电石与水的反应不完全，粒径过小容易与空气中的水蒸气进行反应且浪费机械破碎成本。
34.优选的，所述步骤s2中的表面活性剂包括丙二醇、三乙醇胺、丙三醇、二甘醇、异丙醇中的一种或几种的混合物，表面活性剂的作用主要为在反应过程中促进颗粒孔隙的形成与发展，并抑制小颗粒的团聚生长。
35.优选的，所述步骤s2中的表面活性剂的质量分数为电石质量的5wt％-20wt％，过多的表面活性剂用量将会覆盖氢氧化钙颗粒已经发展的孔隙，进而影响其比表面积，同时造成制备成本的上升，过少的添加剂用量不利于氢氧化钙颗粒的空隙发展。
36.优选的，所述步骤s3中乙炔气体从反应器上端管道排出，经净化处理后至气柜存储，本技术能够产生乙炔的同时，产生高比表的氢氧化钙，实现联产的目的，进而提高电石渣固废的利用率。
37.优选的，所述步骤s2中的表面活性剂先加入水中，与水均匀混合后，倒入反应器内进行反应。
38.优选的，步骤s2中含有表面活性剂的水与电石的质量比为0.6-1.0∶1，具体的，若水与电石的比例过高，则容易导致反应热量散失无法快速形成局部的热量积累，进而导致反应过程过于温和，产生的细颗粒较少；若水与电石的比例过低，则较少的水量无法满足电石的完全反应，尤其是在局部温度过高时，会有大量水分蒸发，因此难以进入电石内部以完成反应过程，导致电石的反应不完全。
39.优选的，所述步骤s2中采用人力输送、起重机械输送机、滚筒输送机、皮带输送机、网链输送机、链板输送机或螺旋输送机；进一步的，所述步骤s2中反应过程在夹套式搅拌反应釜、高速加热式混合机或搅拌反应筒中；本领域技术人员可以根据实际的生产需求进行设置，提高生产输送的效率和产量。
40.本发明提供一种干法电石制乙炔联产的高比表氢氧化钙，基于一种干法电石制乙炔联产高比表氢氧化钙的制备方法制备得到的比表面积≥30.825m2/g的高比表氢氧化钙的电石渣。
41.对比例一
42.原料电石需自然冷却至80℃后送入
破碎机进行破碎，然后进行筛分使得电石颗粒小于100目(150μm)。
43.将20g电石颗粒(其中碳化钙含量为90％)输送至反应器中。取16ml水，进行干法反应，水石比为0.8，60℃水从上方的漏斗缓慢加入，与电石颗粒进行反应，并在反应过程中进
行搅拌，反应过程中不断放热至100-110℃，在反应器下方得到粉状电石渣，反应生成的乙炔气体从反应器上方管道排出。
44.产生的粉状电石渣从反应器下方排出进入收集器，然后放置于鼓风干燥箱在110℃条件下干燥24小时，随后得到主要成分为氢氧化钙的电石渣样品。得到氢氧化钙的比表面积为20.318m2/g，比孔容积为0.1075cm3/g，平均孔径为78.228nm，中位粒径(d50)为226.43μm。
45.对比例二
46.原料电石需自然冷却至80℃后送入破碎机进行破碎，然后进行筛分使得电石颗粒小于100目(150μm)。
47.将20g电石颗粒(其中碳化钙含量为90％)输送至反应器中。取100ml水进行反应，水石比为10，60℃水从反应器上方缓慢加入，与电石颗粒进行反应，并在反应过程中进行搅拌，反应过程中不断放热至80-90℃，在反应器下方得到浆液状电石渣，反应生成的乙炔气体从反应器上方管道排出。
48.在反应器内生成浆液状电石渣，产生的浆液状电石渣从反应器下方排出进入收集器，接着将浆液状电石渣供给至脱水装置中进行脱水处理；将脱水后的电石渣输送至喷雾干燥设备进行喷雾干燥，将内部的水份排出，形成细粉，随后得到主要成分为氢氧化钙的电石渣样品。得到氢氧化钙的比表面积为22.290m2/g，比孔容积为0.5594cm3/g，平均孔径为81.950nm，中位粒径(d50)为159.7μm，如图3所示。
49.实施例一
50.原料电石需自然冷却至80℃以下后送入破碎机进行破碎，然后进行筛分使得电石颗粒小于100目(150μm)。
51.将20g电石颗粒(其中碳化钙含量为90％)输送至反应器中。在16ml水中加入以电石的质量计10wt％的三乙醇胺作为添加剂，水石比为0.8，进行干法反应，60℃水从上方的漏斗缓慢加入，与电石颗粒进行反应，并在反应过程中进行搅拌，反应过程中不断放热使反应温度约为100-110℃，在反应器下方得到粉状电石渣，反应生成的乙炔气体从反应器上方管道排出。
52.产生的粉状电石渣从反应器下方排出进入收集器，随后得到主要成分为氢氧化钙的电石渣样品。比表面积为39.677m2/g，比孔容积为0.3594cm3/g，平均孔径为36.378nm，中位粒径(d50)为59.55μm，如图2所示。
53.实施例二
54.原料电石需自然冷却至80℃以下后送入破碎机进行破碎，然后进行筛分使得电石颗粒小于100目(150μm)。
55.将20g电石颗粒(其中碳化钙含量为90％)输送至反应器中。在16ml水中加入以电石的质量计15wt％的三乙醇胺作为添加剂，水石比为0.8，进行干法反应，60℃水从上方的漏斗缓慢加入，与电石颗粒进行反应，并在反应过程中进行搅拌，反应过程中不断放热使反应温度约为100-110℃，在反应器下方得到粉状电石渣，反应生成的乙炔气体从反应器上方管道排出。
56.产生的粉状电石渣从反应器下方排出进入收集器，随后得到主要成分为氢氧化钙的电石渣样品。比表面积为32.349m2/g，比孔容积为0.3757cm3/g，平均孔径为46.456nm，中
位粒径(d50)为62.43μm。
57.实施例三
58.原料电石需自然冷却至80℃以下后送入破碎机进行破碎，然后进行筛分使得电石颗粒小于100目(150μm)。
59.将20g电石颗粒(其中碳化钙含量为90％)输送至反应器中。在16ml水中加入以电石的质量计5wt％的三乙醇胺作为添加剂，水石比为0.8，进行干法反应，60℃水从上方的漏斗缓慢加入，与电石颗粒进行反应，并在反应过程中进行搅拌，反应过程中不断放热使反应温度约为100-110℃，在反应器下方得到粉状电石渣，反应生成的乙炔气体从反应器上方管道排出。
60.产生的粉状电石渣从反应器下方排出进入收集器，随后得到主要成分为氢氧化钙的电石渣样品。比表面积为30.825m2/g，比孔容积为0.2973cm3/g，平均孔径为38.58nm，中位粒径(d50)为52.69μm。
61.实施例四
62.原料电石需自然冷却至80℃以下后送入破碎机进行破碎，然后进行筛分使得电石颗粒小于100目(150μm)。
63.将20g电石颗粒(其中碳化钙含量为90％)输送至反应器中。在16ml水中加入以电石的质量计10wt％的三乙醇胺和以电石的质量计5wt％的丙二醇作为添加剂，水石比为0.8，进行干法反应，60℃水从上方的漏斗缓慢加入，与电石颗粒进行反应，并在反应过程中进行搅拌，反应过程中不断放热使反应温度约为100-110℃，在反应器下方得到粉状电石渣，反应生成的乙炔气体从反应器上方管道排出。
64.产生的粉状电石渣从反应器下方排出进入收集器，随后得到主要成分为氢氧化钙的电石渣样品。比表面积为38.378m2/g，比孔容积为0.5279cm3/g，平均孔径为55.02nm，中位粒径(d50)为54.78μm。
65.实施例五
66.原料电石需自然冷却至80℃以下后送入破碎机进行破碎，然后进行筛分使得电石颗粒小于100目(150μm)。
67.将20g电石颗粒(其中碳化钙含量为90％)输送至反应器中。在12ml水中加入以电石的质量计10wt％的三乙醇胺作为添加剂，水石比为0.6，进行干法反应，60℃水从上方的漏斗缓慢加入，与电石颗粒进行反应，并在反应过程中进行搅拌，反应过程中不断放热使反应温度为100℃以上，在反应器下方得到粉状电石渣，反应生成的乙炔气体从反应器上方管道排出。
68.产生的粉状电石渣从反应器下方排出进入收集器，随后得到主要成分为氢氧化钙的电石渣样品。比表面积为37.182m2/g，比孔容积为0.5208cm3/g，平均孔径为77.15nm，中位粒径(d50)为66.23μm。
69.实施例六
70.原料电石需自然冷却至80℃以下后送入破碎机进行破碎，然后进行筛分使得电石颗粒小于100目(150μm)。
71.将20g电石颗粒(其中碳化钙含量为90％)输送至反应器中。在20ml水中加入以电石的质量计10wt％的三乙醇胺作为添加剂，水石比为1.0，进行干法反应，60℃水从上方的
漏斗缓慢加入，与电石颗粒进行反应，并在反应过程中进行搅拌，反应过程中不断放热使反应温度约为100-110℃，在反应器下方得到粉状电石渣，反应生成的乙炔气体从反应器上方管道排出。
72.产生的粉状电石渣从反应器下方排出进入收集器，随后得到主要成分为氢氧化钙的电石渣样品。比表面积为35.223m2/g，比孔容积为0.7015cm3/g，平均孔径为40.12nm，中位粒径(d50)为64.58μm。
73.通过对比例一和实施例一可以看出，添加添加剂后主要成分为氢氧化钙的电石渣的比表面积从20.318m2/g增长到了39.677m2/g，粒径从226.43μm降低到了59.55μm，表明本发明所使用的方法可有效提高电石渣的比表面积以及减小电石渣的粒径。通过对比例二和实施例一可以看出，实施例一所使用的水量为16ml，对比例二所使用水量为100ml，实施例一所使用的水量仅为对比例二所使用水量的0.16倍，表明本发明所使用的干法解决了湿法当中水资源消耗量大，产生的渣浆难以处理的问题。
74.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。技术特征：
1.一种干法电石制乙炔联产高比表氢氧化钙的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：原料电石冷却至不大于80℃进行破碎，破碎后筛分得到电石颗粒；s2：筛分后的电石颗粒输送至反应器，在反应器内与水进行反应，反应温度为100-110℃，在水中添加表面活性剂，并进行搅拌形成粉状混合物，反应生成乙炔气体和粉状电石渣；s3：乙炔气体从反应器排出并收集，粉状电石渣从反应器下方排出进入收集器，得到比表面积≥30.825m2/g的高比表氢氧化钙的电石渣。2.根据权利要求1所述一种干法电石制乙炔联产高比表氢氧化钙的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中电石的破碎在多功能高速粉碎机、磨粉机或球磨机中进行粉碎，得到电石的粒径小于150μm。3.根据权利要求1所述一种干法电石制乙炔联产高比表氢氧化钙的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中的表面活性剂包括丙二醇、三乙醇胺、丙三醇、二甘醇、异丙醇中的一种或几种的混合物。4.根据权利要求1所述一种干法电石制乙炔联产高比表氢氧化钙的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中的表面活性剂的质量分数为电石质量的5wt％-20wt％。5.根据权利要求1所述一种干法电石制乙炔联产高比表氢氧化钙的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中乙炔气体从反应器上端管道排出，经净化处理后至气柜存储。6.根据权利要求1所述一种干法电石制乙炔联产高比表氢氧化钙的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中的表面活性剂先加入水中，与水均匀混合后，倒入反应器内进行反应。7.根据权利要求1所述一种干法电石制乙炔联产高比表氢氧化钙的制备方法，其特征在于，步骤s2中含有表面活性剂的水与电石的质量比为0.6-1.0∶1。8.根据权利要求1所述一种干法电石制乙炔联产高比表氢氧化钙的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中采用人力输送、起重机械输送机、滚筒输送机、皮带输送机、网链输送机、链板输送机或螺旋输送机。9.根据权利要求1所述一种干法电石制乙炔联产高比表氢氧化钙的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中反应过程在夹套式搅拌反应釜、高速加热式混合机或搅拌反应筒中。10.一种干法电石制乙炔联产的高比表氢氧化钙，其特征在于，基于权利要求1-9所述任意项一种干法电石制乙炔联产高比表氢氧化钙的制备方法制备得到的比表面积≥30.825m2/g的高比表氢氧化钙的电石渣。
技术总结
本发明提供一种干法电石制乙炔联产高比表氢氧化钙及其制备方法，原料电石冷却至不大于80℃进行破碎，破碎后筛分得到电石颗粒；筛分后的电石颗粒输送至反应器，在反应器内加入约60℃的水进行反应，反应放热升温到100-110℃，在水中添加表面活性剂，并进行搅拌形成粉状混合物，反应生成乙炔气体和粉状电石渣；乙炔气体从反应器排出并收集，粉状电石渣从反应器下方排出进入收集器，得到比表面积≥30.825m2/g的高比表氢氧化钙的电石渣，本方法操作简单，耗水量低，无需后续脱水干燥的程序，设备少，投资和操作成本低，在二次废物产生、腐蚀和扩大规模的问题较少，易于实现规模化生产，是一个十分经济有效的固废电石渣的利用方法。法。法。
技术研发人员：闫东杰 朱迎平 玉亚
受保护的技术使用者：西安建筑科技大学
技术研发日：2022.10.31
技术公布日：2023/1/31
声明：
“干法电石制乙炔联产高比表氢氧化钙及其制备方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：西安建筑科技大学
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2024年05月17日 ~ 19日 
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