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颗粒电石渣的综合利用对变废为宝、改善环境具有重要的效益

阅读:950 时间:2020-12-24 09:29

  以粒状石灰石和焦炭为原料,在高温熔融状态下生产颗粒电石,每生产1吨电石将产生大量电石渣。颗粒电石渣是碱性的,直接抛撒会对环境造成严重影响,属于难处理工业废料。颗粒电石碱度高,被认为是一种有害物质,传统的仓储方式会占用大量土地,造成环境污染,处理时要格外小心。电石渣的综合利用对变废为宝、改善环境具有重要的效益。

  在1600~1800℃的温度范围内,在50、100和200 mmHg的一氧化碳下,用热天平对氧化钙与碳的固态反应中生成电石的动力学进行了研究。在所有实验运行中,反应比与时间曲线均为抛物线曲线,且反应遵循抛物线动力学:(1−3sqrt1−x)2=kt。另一方面,颗粒电石的分解作为一个连续的反应发生在试样表面,被描述为一个零级反应。由于反应速度很大程度上取决于一氧化碳的压力,因此认为反应速率受气体通过产物层的扩散过程以及固体进入固体和产物层的扩散过程控制。

  乙炔作为重要有机化合物的原料,被认为是一种重要的化工原料,一种间接合成乙炔的方法是在水存在下分解碳酸钙。本文研究了一种通过固相反应路线合成电石的工艺,并对反应的一般动力学进行了表征。以微米级氧化钙和碳粉为原料,采用常规加热和微波加热(6kw,2.45GHz)制备了碳化钙。这些反应的温度范围在1000-1800°C之间。

  这项工作成功地利用微波加热在几分钟内制备出了碳酸钙。得到结晶良好的产物,纯度高达90%的碳酸钙。在反应过程中,根据温度范围确定了三种不同的相;使用x射线衍射物相鉴定技术鉴定了CaC2 II(1600°C)、CaC2 II&III(1650°C)和CaC2 I、II和III(1700°C时)。计算的表观活化能约为125.66 kJ⋅mol−

  除了反应温度的变化外,颗粒电石的单轴压缩负荷、反应时间、样品质量和加热速率也发生变化。研究了固体颗粒电石表面接触、碳源反应性和模具结构对材料性能的影响。加工工艺和工艺参数对最终密度、显微组织性能的影响。

  用气相色谱、X射线光电子能谱和X射线衍射技术对产物的纯度进行了表征。最后,通过微波加热合成的电石在1600℃下比常规处理的电石多生成80%的电石。在相同的进料量下,反应动力学在所有温度下都有所提高,产物的密度和纯度受反应温度、暴露时间、反应物起始粒径和样品容器尺寸的影响。




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