CN103708743B - 制备电石冶炼原料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备电石冶炼原料的方法，包括：将中低阶煤进行干燥处理，以便获得干燥的中低阶煤；将石灰石和干燥的中低阶煤进行破碎处理，以便分别获得石灰石颗粒和中低阶煤颗粒；将石灰石颗粒和中低阶煤颗粒进行混合成型处理，以便获得成型物料；以及将成型物料送入环形炉中，在惰性气氛下进行煅烧处理，以便获得高热值合成气、焦油和电石冶炼原料，其中，电石冶炼原料包含半焦和生石灰。由此，可以显著降低石灰石的煅烧温度和煅烧时间，进而降低制备电石冶炼原料的生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及化工领域，具体而言，本发明涉及一种制备电石冶炼原料的方法。
背景技术
石灰（CaO）是电石生产的主要原料，其通常由石灰石、白垩、贝壳等煅烧获得。目前，工业上多使用竖炉进行石灰石煅烧，入炉石灰石粒度为70～150mm，得到的生石灰活性度低，且易生烧和过烧，导致电石冶炼温度高，能耗大，电石产品质量差。
因此，制备电石冶炼原料的方法有待进一步改善。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种制备电石冶炼原料的方法，该方法可以显著降低石灰石的煅烧温度和煅烧时间，进而降低制备电石冶炼原料的生产成本。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备电石冶炼原料的方法，根据本发明实施例的制备电石冶炼原料的方法包括：将中低阶煤进行干燥处理，以便获得干燥的中低阶煤；将石灰石和所述干燥的中低阶煤进行破碎处理，以便分别获得石灰石颗粒和中低阶煤颗粒；将所述石灰石颗粒和中低阶煤颗粒进行混合成型处理，以便获得成型物料；以及将所述成型物料送入环形炉中，在惰性气氛下进行煅烧处理，以便获得高热值合成气、焦油和所述电石冶炼原料，其中，所述电石冶炼原料包含半焦和生石灰。根据本发明实施例的制备电石冶炼原料的方法将石灰石煅烧和中低阶煤的热解过程相结合，可以显著提高热能利用率，并且以环形炉替代竖炉进行煅烧处理，可以显著降低石灰石的生烧率及过烧率，另外，煅烧后的生石灰活性高，从而使得电石冶炼温度和时间显著降低，进而降低电石生产成本。
另外，根据本发明上述实施例的制备电石冶炼原料的方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述干燥处理的饱和蒸汽的压力为0.8MPa。由此，可以显著降低中低阶煤的干燥效率。
在本发明的一些实施例中，所述石灰石颗粒和中低阶煤颗粒的平均粒径均为不大于3毫米。由此，可以降低石灰石和中低阶煤的煅烧温度和煅烧时间。
在本发明的一些实施例中，所述石灰石颗粒和中低阶煤颗粒的平均粒度均为1～3毫米。由此，可以进一步降低石灰石和中低阶煤的煅烧温度和煅烧时间。
在本发明的一些实施例中，所述石灰石颗粒和中低阶煤颗粒按照质量比为1：0.56～2.3进行混合成型处理。由此，可以显著提高电石冶炼原料的生产率。
在本发明的一些实施例中，所述成型物料的当量直径为10～40毫米。由此，可以进一步提高电石冶炼原料的生产率。
在本发明的一些实施例中，煅烧过程若处于富氧环境，则中低阶煤中的挥发分会与氧反应生成二氧化碳和水，即煤的燃烧，就无法得到高热值焦油和合成气体；而石灰石煅烧后产生的生石灰易与合成气体中的二氧化硫等反应，因此应尽量保持惰性气氛，以此避免煤燃烧和减少生石灰的消耗。
在本发明的一些实施例中，所述煅烧处理是在温度为900～1000摄氏度、压力为0.1～0.8MPa的条件下进行1小时。由此，可以进一步提高电石冶炼原料的生产率。
在本发明的一些实施例中，所述煅烧处理是在温度为950摄氏度、压力为0.15MPa的条件下进行1小时。由此，可以进一步提高电石冶炼原料的生产率。
在本发明的一些实施例中，本发明实施例的制备电石冶炼原料的方法具体包括下列步骤：（1）干燥：采用干燥热源为0.8MPa的饱和蒸汽在间接管式滚筒干燥装置中对长焰煤进行干燥处理，获得含水量为0.3%的干燥的长焰煤；（2）破碎：将步骤（1）中所述干燥的长焰煤和氧化钙含量为54.36%的石灰石用破碎机进行破碎处理，分别获得平均粒度均为1～3毫米的长焰煤颗粒和石灰石颗粒；（3）混合成型：将步骤（2）中所述石灰石颗粒和长焰煤颗粒按照质量比为1：2.3混合后进行挤压成型，以便获得粒度为32*25*18mm的混合成型物料；（4）煅烧：将步骤（3）中所述混合成型物料送入环形炉中于氮气气氛下在950摄氏度的温度和0.15MPa的压力的条件下热解处理1小时，以便获得高热值合成气、焦油、热解水和电石冶炼原料。由此，可以进一步降低石灰石和中低阶煤的煅烧温度和煅烧时间，进而降低电石冶炼原料的生产成本。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的制备电石冶炼原料的方法流程示意图。
具体实施方式
下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备电石冶炼原料的方法，该方法包括：将中低阶煤进行干燥处理，以便获得干燥的中低阶煤；将石灰石和干燥的中低阶煤进行破碎处理，以便分别获得石灰石颗粒和中低阶煤颗粒；将石灰石颗粒和中低阶煤颗粒进行混合成型处理，以便获得成型物料；以及将成型物料送入环形炉中，在惰性气氛下进行煅烧处理，以便获得高热值合成气、焦油和电石冶炼原料。
由此，本发明实施例的制备电石冶炼原料的方法将石灰石煅烧和中低阶煤的热解相结合，可以显著提高热能利用率，并且煅烧后的生石灰活性高，从而可以进一步降低电石的冶炼温度和时间，进而降低电石生产成本。
下面参考图1详细描述本发明实施例的制备电石冶炼原料的方法。
S100：干燥处理
将中低阶煤进行干燥处理，从而可以获得干燥的中低阶煤。根据本发明的实施例，进行干燥处理的方法并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，可以采用饱和蒸汽对中低阶煤进行干燥处理。根据本发明的实施例，进行干燥处理的饱和蒸汽的压力并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，饱和蒸汽的压力可以为0.8MPa，由此可以进一步提高干燥效率。根据本发明的具体示例，干燥处理可以在间接管式滚筒干燥装置中进行，并且经过干燥处理后的中低阶煤含水量低于5%。由此，通过采用饱和蒸汽对中低阶煤进行干燥处理，可以显著提高干燥效率，并且中低阶煤经过干燥后有利于后续阶段的破碎处理。
根据本发明的具体实施例，干燥处理手段可以为使用高温惰性气体、烟气或者蒸汽等直接与煤接触进行干燥，或使用高温烟气、蒸汽等与煤间接接触进行干燥。由此可以显著降低干燥成本，提高干燥效率，通过利用上述方法可以将中低阶煤的含水量降低至低于5%。
S200：破碎处理
将经过饱和蒸汽干燥的中低阶煤和石灰石进行破碎处理，从而可以获得中低阶煤颗粒和石灰石颗粒。根据本发明的实施例，进行破碎处理的方法并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，可以采用破碎机对干燥的中低阶煤和石灰石进行破碎处理。根据本发明的实施例，所得中低阶煤颗粒和石灰石颗粒粒度大小并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，中低阶煤颗粒和石灰石颗粒粒径均可以为不大于3毫米，优选，中低阶煤颗粒和石灰石颗粒平均粒径可以为50μm～1mm。由此可以显著节省能耗和提高成型率。通常采用常规破碎手段，较容易将中低阶煤和石灰石破碎至50μm，倘若要进一步减小粒径，则破碎、筛分成本显著增加，不利于成本控制；而对于1mm以上的粒径，两种物料比表面积较小，结合力较小，若不加水则难以成型，而本发明所述产品为电石生产原料，又电石生产中如有水存在，则产生的电石会与水接触迅速反应，电石产品纯度下降，因此在原料成型过程中不宜添加水，所以粒度应控制在1mm以下，更加便于成型。同时，将中低阶煤和石灰石制成小颗粒，可以显著增加二者比表面积，从而提高原料的活性，以便进一步降低煅烧温度和煅烧时间，进而降低制备电石冶炼原料的成本。
S300：成型处理
将以上所得中低阶煤颗粒和石灰石颗粒进行混合成型处理，从而可以获得成型物料。根据本发明的实施例，石灰石颗粒和中低阶煤颗粒混合比例并不受特别限制。通常对于含挥发分成分较高的中低阶煤颗粒而言，煅烧处理可将其中绝大部分挥发分提出，进而产出高热值焦油和合成气体。因此在选择石灰石颗粒与中低阶煤颗粒的质量配比时可以按照中低阶煤炭中的实际含碳量以及制备电石所需生石灰和半焦的理论配比来确定。然而，本发明的发明人发现，石灰石煅烧生成的生石灰可以与中低阶煤中的硫以及硅和铝反应，因此通过适当提高石灰石的用量可以显著提高电石冶炼原料的质量。由此，通过大量实验摸索，发明人发现将石灰石颗粒和中低阶煤颗粒按照1：0.56～2.3的质量比进行混合成型处理，可以进一步提高煅烧处理后得到的电石冶炼原料的产率和质量，进而有效避免了过程中生石灰的消耗导致制备得到的电石原料中的生石灰和半焦的配比不合适，显著影响后续制备电石的产率和产量，同时还可避免配比不合适导致反应不完全，部分原料的浪费。
根据本发明的实施例，混合成型处理的方法并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，可以采用加压成型进行混合成型处理。根据本发明的实施例，所得成型物料的粒度并不受特别限制。发明人发现，成型料块当量直径若过大，则不利于传热进行，会使煅烧时间显著增加，成本增大；若当量直径过小，则煅烧过程中易使料块空隙率显著减小，同样不利于传热。因此，根据本发明的具体实施例，成型物料的当量直径可以为10～40毫米，根据本发明的具体实施例，成型物料的粒度可以为32*25*18mm。由此可以进一步提高传热效果，以便进一步提高后续煅烧效率。同时，通过对中低阶煤颗粒和石灰石颗粒进行混合成型处理，可以显著增加后续经过煅烧处理所得生石灰和半焦的接触点。由此，可以利用上述方法制备得到的电石冶炼原料制备电石可以显著提高反应效率，降低电石的冶炼温度和冶炼时间，从而降低电石生产能耗和成本。
S400：煅烧处理
将中低阶煤颗粒和石灰石颗粒进行混合成型处理所得成型物料送入环形炉中，在惰性气氛下进行煅烧处理，从而可以获得高热值合成气、焦油和电石冶炼原料。根据本发明的实施例，该惰性气氛的具体类型并不受特别限制，例如可为任意不与中低阶煤颗粒和石灰石颗粒发生化学反应的气体。根据本发明的具体实施例，该煅烧处理可以在氮气气氛下进行。煅烧处理若在存在氧气的环境下进行，则中低阶煤中的挥发分会与氧气反应生成二氧化碳和水，即煤的燃烧，进而无法得到高热值焦油和合成气体；而石灰石煅烧后产生的生石灰则容易与合成气体中的二氧化硫等反应，造成生石灰损失，因此煅烧处理应在惰性气氛下进行，避免煤燃烧和生石灰反应。根据本发明的具体实施例，惰性气氛可以为氮气气氛或者任何不会与中低阶煤颗粒和石灰石颗粒发生化学反应的气体气氛，例如还可以是含氧量较低的蒸汽。由此可以进一步降低生产成本。根据本发明的实施例，进行煅烧处理的条件并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，煅烧处理可以在温度为900～1000摄氏度、压力为0.1～0.8MPa的条件下进行1小时。优选，可以在温度为950摄氏度，压力为0.15MPa的条件下进行1小时。根据本发明的具体实施例，压力为0.1～0.8MPa和压力为0.15MPa均为绝对压力。
在该步骤中，通过将石灰石的煅烧处理和中低阶煤的热解处理相结合，可以显著提高热能利用率，并且通过煅烧处理，可以从我国丰富的中低阶煤炭资源中获得高附加值的石油和天然气，同时采用环形炉替代以往的竖炉，解决了以往炉内温度分布不均匀，石灰石易生烧和过烧等问题，另外，经过本发明煅烧处理，可以显著降低煅烧温度和煅烧时间，并且所得生石灰活性高，从而使得电石冶炼温度和时间显著降低，进而降低电石生产成本。
根据本发明的具体实施例，上述制备电石冶炼原料的方法还可以具体包括下列步骤：
（1）干燥：采用干燥热源为0.8MPa的饱和蒸汽在间接管式滚筒干燥装置中对长焰煤进行干燥处理，获得含水量为0.3%的干燥的长焰煤；
（2）破碎：将步骤（1）中干燥的长焰煤和氧化钙含量为54.36%的石灰石用破碎机进行破碎处理，分别获得平均粒度均为1～3毫米的长焰煤颗粒和石灰石颗粒；
（3）混合成型：将步骤（2）中石灰石颗粒和长焰煤颗粒按照质量比为1：2.3混合后进行挤压成型，以便获得粒度为32×25×18的混合成型物料；
（4）煅烧：将步骤（3）中所述混合成型物料送入环形炉中于氮气气氛下在950摄氏度的温度和0.15MPa的压力的条件下热解处理1小时，以便获得高热值合成气、焦油、热解水和电石冶炼原料。
如上所述，根据本发明实施例的制备电石冶炼原料的方法可具有选自下列的优点至少之一：
根据本发明实施例的制备电石冶炼原料的方法，石灰石破碎至3mm以下，有效降低煅烧温度，减少煅烧时间；
根据本发明实施例的制备电石冶炼原料的方法，石灰石的煅烧过程与原煤热解过程结合，提高了热能利用率；
根据本发明实施例的制备电石冶炼原料的方法，环形炉煅烧温度分布均匀，石灰石生烧及过烧率低；
根据本发明实施例的制备电石冶炼原料的方法，煅烧后的生石灰活性好，有利于后续电石冶炼温度的降低；
根据本发明实施例的制备电石冶炼原料的方法，充分利用我国丰富的中低阶煤炭资源，获得了副产附加值高的石油和天然气资源。
根据本发明的实施例，如无特殊标识，本文中含量%均表示质量含量。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例
原料：
石灰石，该石灰石化学成分见表1；
长焰煤，该长焰煤主要性质见表2。
表1石灰石化学成分
表2长焰煤主要性质
制备方法：
首先，采用间接管式滚筒干燥装置对长焰煤进行干燥，干燥热源为0.8MPa的饱和蒸汽，干燥后长焰煤水分为0.3%。将石灰石和干燥后的长焰煤分别用破碎机进行破碎，破碎后的平均粒度均为1～3mm。进一步将石灰石颗粒和长焰煤颗粒按照1:2.3的质量配比混合后进行挤压成型，得到粒度为32×25×18mm的成型物料。将成型物料送入环形炉中，按照布料厚度为100mm，煅烧温度为950℃，煅烧压力为0.15MPa，煅烧时间为1小时进行煅烧处理，得到产物产率如表3所示。
表3煅烧后产品产率（%）
电石冶炼原料即固体产物中含62%的生石灰，38%的半焦，其中生石灰中CaO含量为94.91%，半焦中固定碳含量为85.64%。
电石冶炼原料在1700摄氏度的冶炼温度下进行冶炼处理10分钟，即可得到碳化钙含量80.13，发气量280L/kg的电石产品。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (6)
1.一种制备电石冶炼原料的方法，其特征在于，包括：
将中低阶煤进行干燥处理，以便获得干燥的中低阶煤，其中，所述干燥处理的饱和蒸汽的压力为0.8MPa；
将石灰石和所述干燥的中低阶煤进行破碎处理，以便分别获得石灰石颗粒和中低阶煤颗粒，所述石灰石颗粒和中低阶煤颗粒的平均粒径均为不大于3毫米；
将所述石灰石颗粒和中低阶煤颗粒按照质量比为1:0.56～2.3进行混合成型处理，以便获得成型物料；以及
将所述成型物料送入环形炉中，在惰性气氛下进行煅烧处理，以便获得高热值合成气、焦油和所述电石冶炼原料，其中，所述电石冶炼原料包含半焦和生石灰，所述煅烧处理是在温度为900～1000摄氏度、压力为0.1～0.8MPa的条件下进行1小时。
2.根据权利要求1所述的制备电石冶炼原料的方法，其特征在于，所述石灰石颗粒和中低阶煤颗粒的平均粒度均为50μm～1mm。
3.根据权利要求1所述的制备电石冶炼原料的方法，其特征在于，所述中低阶煤中挥发分质量含量≥25％，灰分质量含量≤20％。
4.根据权利要求1所述的制备电石冶炼原料的方法，其特征在于，所述成型物料的当量直径为10～40毫米。
5.根据权利要求1所述的制备电石冶炼原料的方法，其特征在于，所述煅烧处理是在温度为950摄氏度、压力为0.15MPa的条件下进行1小时。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的制备电石冶炼原料方法，其特征在于，包括下列步骤：
(1)干燥：采用干燥热源为0.8MPa的饱和蒸汽在间接管式滚筒干燥装置中对长焰煤进行干燥处理，获得含水量为0.3％的干燥的长焰煤；
(2)破碎：将步骤(1)中所述干燥的长焰煤和氧化钙含量为54.36％的石灰石用破碎机进行破碎处理，分别获得平均粒度均为1毫米的长焰煤颗粒和石灰石颗粒；
(3)混合成型：将步骤(2)中所述石灰石颗粒和长焰煤颗粒按照质量比为1：2.3混合后进行挤压成型，以便获得粒度为32*25*18mm的混合成型物料；
(4)煅烧：将步骤(3)中所述混合成型物料送入环形炉中于氮气气氛下在950摄氏度的温度和0.15MPa的压力的条件下热解处理1小时，以便获得高热值合成气、焦油、热解水和电石冶炼原料。
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