CN1046140A - 用褐煤生产电石的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供直接用褐煤作碳素原料生产电石的工艺。将褐煤原煤与生石灰按一定配比在通用的电炉中生产电石，节电、增产、生产成本降低20～30％。

Description

本发明涉及用褐煤原煤和生石灰在电炉中生产电石的工艺，属生产电石的技术领域。

我国的电石生产，普遍采用电炉冶炼工艺，即用冶金焦炭作碳素材料，钙原料选用生石灰，两种原料按公知的配比投入电炉生产电石。但是，焦炭是煤炭加工产品，不但价格高，而且往往供不应求，因为它也是冶金和化工等行业急需的燃料。

据检索，民主德国有利用褐煤焦炭生产电石的专利（PAT.NO.DD248026和DD231945），联邦德国有利用热褐煤焦炭和生石灰在氧热炉中生产电石的专利（PAT.NO.DE2925897）。这三项专利所用的碳素材料都是褐煤焦炭，而这种焦炭需要专门炼制，冶炼电石的氧热炉须用氧气作热源。联邦德国的另一项专利（PAT.NO.DE3124672）系用煤、褐煤、石油加工和煤炭液化的残留物作碳素材料的原料，用石灰石、氢氧化钙做生石灰的原料，将这两种原料破碎到0～6mm，按比例配成混合料，加入氧热炉中进行干燥、焦化和煅烧处理，先生成生石灰和焦炭，进而生成电石和合成气。这项专利虽然提出用褐煤作原料，但须经过焦化处理，实际上还是用褐煤焦炭作碳素材料。专利是将褐煤和石灰石破碎到0～6mm作炉料，而且要过量投入炉中。这不仅需要有相应的机械设备和消耗过多的褐煤，而且工艺是相当复杂的。

本发明的目的，是提供直接利用褐煤原煤代替货源紧缺、价格昂贵的冶金焦炭来生产电石的工艺方法。

本发明的技术特征，就是直接以褐煤原煤作碳素材料，用公知的电炉和多次投料方式生产电石，全过程包括配料、装炉、操作和出炉4道工序。所用电炉主要是开放炉，也可用密闭炉或丰密闭炉进行生产。

1、配料

生产电石的原料是生石灰和褐煤原煤。

生石灰    CaO含量    ＞92%

MgO含量    ＜1.6%

粒度    3～40mm

褐煤原煤    全水分含量Mt    ＜50%

最佳值    35～40%

干基固定碳含量FCd    ＞38%

最佳值    38～65%

干基挥发分产率Vd    ＜47%

最佳值    20～47%

干基灰分含量Ad    ＜25%

最佳值    15～25%

粒度    13～100mm

炉料的配比是按生产电石的反应方程式的分子量及公知的原则求出的。

生产电石的反应式如下：

炉料的配比计算公式如下：

$\mathrm{炉料配比X=}\frac{\frac{\mathrm{3C}}{{\mathrm{CaC}}_2}\mathrm{\times 100÷C\; \times B+F}}{\frac{\mathrm{CaO}}{{\mathrm{CaC}}_2}\mathrm{\times 100÷A\; \times B+D+E}}$

式中A-石灰的氧化钙（CaO）含量，%;

B-电石成分（CaC₂），%;

C-碳素材料的固定碳含量，%;

D-电石中的游离氧化钙CaO含量，%。

游离氧化钙CaO与电石成分CaC₂和发气量的关系

电石发气量，l/kg	250	260	270	280	290	300	310	320
									CaC2 ,%	67.17	69.86	72.86	75.23	77.91	80.86	81.36	84.00
游离CaO,％	22	20	18	16	14	12	10	8

D值为8～22%，一般取8～16%;

E-装炉时的石灰损失量，kg;

E值一般取7%;

F-装炉时的碳素材料损失量，kg;

F值一般取8%。

将生石灰和褐煤原煤按计算出的配比掺匀后装炉。

2、装炉

根据电炉的容量计算出褐煤原煤和生石灰的配比。将合格的这两种原料按配比计量后，送到炉台上混合均匀。采用多次投料的方式装炉，即勤加、少加，使炉内的料面保持一定的高度。料面呈馒头状。随着炉料的下沉，能清楚地看出电极周围的3个圆形熔池的吃料口。

3、操作

电石生产是在电炉内进行，须按公知的电炉操作规程进行操作。

高压电由电炉变压器降压。低电电流经短网软铜线、导电铜管和导电颚板导入电极。借电弧热和电阻热将炉料加热到1800～2300℃。为维持稳定的炉温，应保持弧光不外露，在加料时，须向有明弧的地方投料。

4、出炉

在1800～2300℃的高温下，褐煤原煤和生石灰进行化学反应而生成电石。炉料加完后，在炉料料面全部出现明弧的情况下，再冶炼20～30分钟，使化学反应充分，最后即可出炉。

本发明也可用褐煤原煤代替部分焦炭作碳素材料生产电石，炉料配比参照前述么式计算，操作同前述一样。

与使用焦炭生产电石的工艺相比，本发明具有以下优点：

1、褐煤的价格比焦炭（包括褐煤焦炭）低，特别在褐煤产区供应有保证，能使电石生产成本降低20～30%;

2、褐煤的反应活性比焦炭好，比电阻大，在电炉中可加快反应速度，节约电能，可相对提高产量10%左右;

电流所产生的电弧热和褐煤原煤的电阻热将炉料加热到1800～2300℃。用卷扬机来调节电极的高度，以保持冶炼温度稳定在1800～2300℃之间。按前述不能使炉内弧光外露的工艺要求投料进行操作。在操作当中不时用钢条捅拨料层，排出电石生产中产生的CO，使之在炉面燃烧成CO₂后随烟尘排出。

等炉料投完，料层表面全部出现明弧时，电石冶炼过程就基本结束。在全部出现明弧的条件下再冶炼20～30分钟，使电石冶炼过程完全结束，液态电石即可出炉。

液态电石经电炉的炉口流入电石锅内，冷却后即可破碎、包装、出厂。

则 (3C)/(CaC₂) = 36/64 =0.563

(CaO)/(CaC₂) = 56/64 =0.875

按炉料配比公式

$X_{\mathrm{褐煤}}=\frac{\frac{\mathrm{3C}}{{\mathrm{CaC}}_2}\mathrm{\times 100÷C\; \times B+F}}{\frac{\mathrm{CaO}}{{\mathrm{CaC}}_2}\mathrm{\times 100÷A\; \times B+D+E}}\times \frac{\mathrm{100}}{\mathrm{1-W}}$

式中    A＝0.92;B＝0.7791;C＝0.65;D＝0.14;

E＝0.07;F＝0.08;W＝0.40

代入，则

X_褐煤＝ (56.3×0.7791÷0.65+0.08)/(87.5÷0.92×0.7791+0.07+0.14) × 100/(1-0.4) ＝151

因此，生石灰与褐煤的重量比为100∶151。

电炉的投料总量是2100kg，按求出的配比，需要生石灰837kg，褐煤原煤1263kg。

3、装炉和操作

将称量好的褐煤原煤和生石灰堆在电炉炉台上混合均匀后，按前述装炉的要求，采用多次加料法向电炉中投料。导入电炉电极的低压

3、褐煤的硫分和含磷量都比焦炭低，可以提高电石成品的质量。

4、本发明利用电炉的电弧和褐煤的比电阻产生热量，成本比靠氧供热的氧热炉低，而且电力供应也氧气充分;

5、本发明直接用不经加工处理的褐煤原煤代替（或部分代替）焦炭作碳素材料，不需要另备机械加工设施，也不致消耗过多的褐煤。

本发明的实施例

现以容量为1800kVA的电炉生产发气量为290l/kg的电石为例，介绍本发明的实施步骤。

1、采用的原料

生石灰    CaO的含量    92%

MgO的含量    1.6%

粒度    3～40mm

褐煤原煤    全水分Mt    40%

干基固定碳FCd    65%

干基挥发分Vd    20%

干基灰分Ad    15%

粒度    13～100mm

2、炉料配比的计算

按前述炉料配比公式计算生石灰与褐煤原煤的重量配比。

设：生石灰为100kg。

已知：C的分子量为12，3C＝36，

CaO的分子量为56，

CaC₂的分子量为64，

Claims (6)

1、一种生产电石的工艺，其特征是直接用褐煤原煤作碳素材料，与生石灰在电炉中生产电石，褐煤原煤的全水分Mt上限为50%，干基固定碳含量FCd下限为45%，干基灰分Ad上限为25%，干基挥发分Vd上限为47%；

2、一种如权利要求1中所述的生产电石的工艺，其特征是褐煤原煤的全水分Mt可为31～50%;

3、一种如权利要求1中所述的生产电石的工艺，其特征是褐煤原煤的干基固定碳含量FCd的最佳值为45～73%，干基灰分Ad的最佳值为7～25%，干基挥发分Vd的最佳值为20～47%;

4、一种如权利要求1中所述的生产电石的工艺，其特征是褐煤原煤的粒度为13～100mm;

5、一种如权利要求1中所述的生产电石的工艺，其特征是炉料全部投入电炉中，等全部料层表面都出现明弧，还要保持冶炼温度20～30分钟后再出炉，以保证电石生产的化学反应完全;

6、一种如权利要求1中所述的生产电石工艺，其特征是也可用褐煤原煤代替部分焦炭作碳素材料。