電石的主要成分是碳化鈣,所以碳化鈣(CaC2)俗稱電石。屬無機化合物,白色晶體。工業品呈灰色、黃褐色或黑色,含碳化鈣較高的呈紫色。下面對電石行業技術特點分析:
電石的新創斷面有光澤,在空氣中吸收水分呈灰色或灰白色。能導電,純度愈高,導電性愈好。在空氣中能吸收水分。加水分解成乙炔和氫氧化鈣。與氮氣作用生成氰氨化鈣。電石是有機合成化學工業的基本原料之一。是乙炔化工的重要原料。由電石製取的乙炔廣泛應用於金屬焊接和切割。
電石行業技術特點之理化性質:電石礦石為黃褐色或黑色的塊狀固體,純品為白色晶體(含CaC2較高的是紫色)。密度2.22克/立方厘米,熔點2300℃(與CaC2含量有關),遇水立即發生激烈反應,生成乙炔,並放出熱量,電石含量不同熔點也隨之變化。
雜質:因電石中常含有砷化鈣(Ca3 As2)、磷化鈣(Ca3 P2)等雜質,與水作用時同時放出砷化氫(AsH3 )、磷化氫(PH3 )等有毒氣體,因此使用由電石產生的乙炔有毒。
電石行業技術特點碳化鈣晶體結構:CaC2最常見的晶型屬四方晶系,在298K到720K之間穩定,其結構如右圖所示。四方CaC2的晶體結構類似NaCl型,但由於[:C≡C:]2-離子呈橢圓形,定向排列,晶體屬四方晶系。在CaC2晶體的[:C≡C:]2-離子中,C-C距離為120pm,相當於碳碳叄鍵的鍵長,Ca和C間的距離為259和282pm。
電石行業技術特點之生產方法:電石的生產方法有氧熱法和電熱法。一般多採用電熱法生產電石,即生石灰和含碳原料(焦炭、無煙煤或石油焦)在電石爐內,依靠電弧高溫熔化反應而生成電石。
電石行業生產流程圖
主要生產過程是:原料加工;配料;通過電爐上端的入口或管道將混合料加入電爐內,在開放或密閉的電爐中加熱至2000℃左右,依下式反應生成電石:GaO+3C→CaC2+CO。熔化了的碳化鈣從爐底取出後,經冷卻、破碎後作為成品包裝。反應中生成的一氧化碳則依電石爐的類型以不同方式排出:在開放爐中,一氧化碳在料面上燃燒,產生的火焰隨同粉塵—起向外四散;在半密閉爐中,一氧化碳的一部分被安置於爐上的吸氣罩抽出,剩餘的部分仍在料面燃燒;在密閉爐中,全部一氧化碳被抽出。
我國電石行業經過60多年的發展,已經成為重要的基礎化工原料產業。近年來,在下游需求不斷增長的帶動下,國內電石產能快速擴張。但是,行業也逐漸暴露出產業集中度低、企業布局分散、技術裝備水平不高等問題。隨著節能減排形勢的日益嚴峻,國家對於電石等行業的宏觀調控力度也逐漸加大。因此,如何解決好電石行業存在的問題和矛盾,提高行業整體的節能減排水平,是行業面臨的艱巨任務,同時也是響應國家號召,建立資源節約型和環境友好型社會的迫切需要。電石生產的主要原料是煤和石灰。我國煤炭資源儲量豐富,煤炭供應完全可以滿足國內需求。
2007年,國內已查證的煤炭儲量達到7200億噸左右,淨增約450億噸(其中生產和在建項目占用的儲量約為1870億噸,占總儲量的26%)。同年,我國原煤產量為25.23億噸,同比增長8.2%。按此計算,我國煤炭資源最少還能夠使用200年以上。因此,發展以電石為代表的煤化工行業,原料來源有充分保障。同煤炭一樣,我國的石灰資源也非常豐富,能夠保障電石行業的可持續發展。
分析我國電石行業技術特點,其主要用於生產電石法聚氯乙烯(PVC),PVC消耗的電石量約占電石表觀消費量的75%以上;其次用於生產金屬切割用的乙炔類產品,該領域對於電石的需求量約占電石總消費量的10%左右;其餘用於生產氯丁橡膠、聚乙烯醇(PVA)、石灰氮及其衍生物等產品。因此,國內電石市場的走向主要取決於下游PVC行業的發展態勢。