俗名“臭电石”,学名“碳化钙”,化学式为CaC2,工业品为黄褐色或黑色的块状固体,与水反应产生乙炔,因与水反应后生成了少量的硫化氢和三氢化磷,故伴有臭味。

电石是有机合成化学工业的基本原料之一。是乙炔化工的重要原料。由电石制取的乙炔广泛应用于金属焊接和切割。

中文名

臭电石

外文名

calcium carbide

化学式

CaC2

应用

生产乙炔

名称

俗名“臭电石”,中文学名:碳化钙、电石、乙炔钙。

英文别名:Calciumcarbidemetallurggradegreylumpsmm;calciumacetylide;Quartzcrystal;calciumethynediide;ethyne, calciumsalt(1:1)

性质

理化性质:矿石为黄褐色或黑色的块状固体

纯品:为无色晶体(含CaC2较高的是紫色)。密度2.22克/立方厘米,熔点2000℃(与CaC2含量有关),遇水立即发生激烈反应,生成乙炔,并放出热量,电石含量不同熔点也随之变化。

杂质:因电石中常含有砷化钙(Ca3As2)、磷化钙(Ca3P2)等杂质,与水作用时同时放出砷化氢(AsH3)、磷化氢(PH3)等有毒气体,因此使用由电石产生的乙炔有毒(须通过浓H2SO4和重铬酸钾洗液除去)。相对密度(水=1):2.22

资源

我国资源“少油、缺气、煤炭相对丰富”的现状,决定了电石仍将在今后的国民经济发展中具有不可替代的重要作用。我国电石行业发展速度较快,目前我国已成为世界第一生产和消费大国。2010年,世界电石产能约2750万吨,其中我国电石产能约占到世界总产能的95%。

“十一五”期间,受原油价格大幅度上涨的拉动和以电石乙炔为原料的有机合成工业快速发展的带动,我国电石工业进入快速发展期。“十一五”期间,我国电石生产能力年均增长率在20%左右。

报告数据统计显示:2011年我国电石行业整体发展平稳。2011年1-12月,全国电石(折300升/千克)累计产量1737.7万吨,累计同比增加22.3%。2012年1-7月,全国电石(折300升/千克)累计产量1115.6万吨,累计同比增加6.0%。

“十二五”时期,我国仍处于发展的重要战略机遇期,电石工业面临着难得的发展机遇。世界经济形势逐步企稳回暖,而我国仍将是世界化工行业的投资热点。随着经济总量的增长和人民生活水平的提高,国内市场对于聚氯乙烯、醋酸乙烯/聚乙烯醇、石灰氮等电石下游产品的需求量将稳定增长。我国石油资源短缺而煤炭资源相对丰富,决定了电石行业在满足下游需求方面仍将发挥不可替代的作用。因此在未来一段时期内,电石行业仍存在一定的发展空间,我国电石市场中长期走势依然向好。

据报告显示,到2010年底,我国共有电石生产企业382家,产能约2600万吨,产量为1500万吨。电石作为重要的基础化工原料,在保障国民经济平稳较快增长、满足相关行业需求等方面发挥着重要的作用。

虽然电石行业发展前景向好,但是电石行业都面临诸多困难与挑战。国内房地产行业受政策调控增速放缓,对聚氯乙烯(PVC)管材、型材的需求下降,导致PVC市场行情不振。作为生产PVC的主要原料,电石的需求也相应减少,价格急挫。由于国家调控房地产市场短期内难有改变,受其影响,电石市场低迷行情仍将持续。从中长期来看,随着煤制烯烃工业化示范项目的成功投产并取得良好经济效益,全国掀起了煤制烯烃热。虽然规划明确“十二五”期间我国新增煤经甲醇制烯烃产能不超过470万吨,但由于国家并未禁止上马进口甲醇或外购甲醇制烯烃项目,预计甲醇制烯烃总产能将较规划翻番。由于煤制烯烃生产聚氯乙烯较电石乙炔法具有明显的成本优势,煤制烯烃规模的扩大,无疑会对电石行业产生巨大冲击。

破解电石行业困局的最好办法是发展循环经济,提升行业整体技术水平和竞争力。《电石行业“十二五”发展规划》也明确指出:“十二五”期间,电石行业结构调整是转变发展方式的主攻方向。电石行业要以市场为导向,扶优扶强,加快产业整合。大中型电石企业要与上下游企业相互参股,共同发展。通过企业兼并重组,组建一批产能在20万吨/年以上的大型企业,使电石企业平均规模由2013年的不足7万吨/年上升至10万吨/年;中西部地区要利用能源、资源优势打造5-8个大型的电石生产基地,走“煤-热电(焦炭)-电石-化工-建材”一体化产业基地。

制造

生产方法有氧热法和电热法。一般多采用电热法生产电石,即生石灰和含碳原料(焦炭、无烟煤或石油焦)在电石炉内,依靠电弧高温熔化反应而生成电石。生产流程如图所示。主要生产过程是:原料加工;配料;通过电炉上端的入口或管道将混合料加入电炉内,在开放或密闭的电炉中加热至2000℃左右,依下式反应生成电石:aO+3C→CaC2+CO。熔化了的碳化钙从炉底取出后,经冷却、破碎后作为成品包装。反应中生成的一氧化碳则依电石炉的类型以不同方式排出:在开放炉中,一氧化碳在料面上燃烧,产生的火焰随同粉尘—起向外四散;在半密闭炉中,一氧化碳的一部分被安置于炉上的吸气罩抽出,剩余的部分仍在料面燃烧;在密闭炉中,全部一氧化碳被抽出。

电石生产工艺过程:

烧好的石灰经破碎、筛分后,送入石灰仓贮藏,待用。把符合电石生产需求的石灰和焦炭按规定的配比进行配料,用斗式提升机将炉料送至电炉炉顶料仓,经过料管向电炉内加料,炉料在电炉内经过电极电弧垫和炉料的电阻热反应生成电石。电石定时出炉,放至电石锅内,经冷却后,破碎成一定要求的粒度规格,得到成品电石。在电石炉中,电弧和电阻所产生的热把炉料加热至1900-2200℃,其总的化学反应式为:

CaO+3C=CaC2+CO+10800千卡