电石制备技术革新的基础研究

针对目前电石（碳化钙）生产技术落后，规模小、能耗高、污染重等问题，借鉴近几十年来煤气化技术的发展趋势和大型化气流床反应器的特征，本申请提出由粉状焦炭和粉状氧化钙通过氧热法制备电石的新方法，重点研究高温条件下（1600-2200 oC）原料物理化学性质对电石制备反应的影响，包括原料粒度和配比、化学组成（如焦炭的化学结构、灰分）、物理性质（如比表面和孔隙率）、反应气氛等对电石生成反应温度、反应速率和选择性的影响，研究反应机理及与反应伴随的传递过程，为新型反应器构建提供基础数据。.本项目的研究将支撑电石生产工艺的重大革新，形成"不用电、低制备温度、反应器结构简单、大型化"的电石制备新技术，实现显著的节能减排，形成更具竞争力的、自主知识产权的煤化工技术。

本项目针对目前电石生产技术（块状原料/电弧供热）电耗高的困境，深入研究了粉状焦炭和粉状氧化钙通过氧热法制备电石的新方法及其涉及的基本化学反应和传递现象。发现（1）将原料粒度从电热法的5 mm以上降低到0.1 mm以下时，电石反应温度可降低300 oC左右；生物炭的反应性高于煤基炭；（2）反应过程主要分成三个阶段，其中焦炭和氧化钙反应直接生成电石，不经过文献报道的氧化钙还原路线；电石的分解受钙蒸发控制，不是文献报道的零级反应；（3）固态原料间的传质主要为氧化钙向焦炭的扩散；电石和氧化钙在1700 oC以上形成共熔物，加快了钙的传递速率；（4）焦炭灰分中的氧化硅和氧化铝改变电石反应路径，但不影响电石收率；（5）与电热相比，氧热法工艺节能30%以上。