CN105731460B - 一种用于电石生产工艺的电石液显热利用方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于电石生产工艺的电石液显热利用方法及利用系统。所述方法包括如下步骤：(1)将粉状的碳基原料和铁质原料喷吹至电石液中，利用电石液显热反应生成硅铁；所述电石液的温度是1500～1800℃；(2)含有硅铁的电石液进一步反应生成乙炔气体和含有硅铁的电石渣，乙炔气体经处理后储存，含有硅铁的电石渣则进入提纯工序；(3)通过风选或磁选方式回收电石渣中的硅铁，得到提纯后的电石渣。该方法充分利用高温电石液显热，将电石中含硅杂质转化为副产物硅铁，实现电石渣提纯的功效。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电石生产工艺的电石液显热利用方法及系统，属于电石液利用技术领域。
背景技术
现有电石生产中电石通常呈液态出炉，温度约2000℃左右，高温的电石液在空气中冷却，无任何的余热利用措施，造成大量热量浪费，导致电石生产能耗过高，能源利用效率较低。
现有技术公开一种将电石直接制成符合乙炔发生工段要求的电石颗粒，通过惰性气体与高温电石颗粒直接接触换热，然后再与水换热，实现出炉电石的热能回收。该发明待高温的电石液冷却至较低温度，形成固态电石后，制成电石粒，仍然无法利用高温段电石液的显热。通过惰性气体与高温电石颗粒直接接触换热，然后再与水换热，实现出炉电石的热能回收，需要经过两次热量传递后，才可利用电石显热，在过程中必然存在较大能源浪费，能源利用效率较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于电石生产工艺的电石液显热利用方法及系统。所述利用方法不仅可直接利用高温电石显热，而且可将电石中含硅杂质转化为副产物硅铁，实现电石渣提纯的功效。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于电石生产工艺的电石液显热利用方法，包括如下步骤：
(1)将粉状的碳基原料和铁质原料喷吹至电石液中，利用电石液显热反应生成硅铁；所述电石液的温度是1500～1800℃；其反应机理为：电石液中的SiO2、碳基原料中的碳和铁质原料中的铁在高温下反应生成硅铁；
(2)含有硅铁的电石液进一步反应生成乙炔气体和含有硅铁的电石渣，乙炔气体经处理后储存，含有硅铁的电石渣则进入提纯工序；
(3)通过风选或磁选方式回收电石渣中的硅铁，得到提纯后的电石渣。
采用本发明所述的方法可充分利用电石液显热将电石中含硅杂质转化为副产物硅铁，实现电石渣提纯的功效。
本发明所述电石液显热利用方法中，步骤(1)中，所述碳基原料和铁质原料的进料方式为：先混合后喷入，或者分别喷入电石液中后再混合。
本发明所述电石液显热利用方法中，步骤(1)中，所述碳基原料是由原煤、焦炭或兰炭中的一种或几种混合得到的。
本发明所述电石液显热利用方法中，步骤(1)中，所述碳基原料、铁质原料、电石液的质量比为0.04～0.07：0.004～0.06：0.9～1.1。
本发明所述电石液显热利用方法中，步骤(1)中，所述铁质原料含铁量大于95％。
作为本发明优选的实施方式之一，所述电石液显热利用方法包括如下步骤：
(1)将粉状的碳基原料和铁质原料喷吹至电石液中，利用电石液显热反应生成硅铁；所述电石液的温度是1500～1800℃；
(2)含有硅铁的电石液进一步反应生成乙炔气体和含有硅铁的电石渣，乙炔气体经处理后储存，含有硅铁的电石渣则进入提纯工序；
(3)通过风选或磁选方式回收电石渣中的硅铁，得到提纯后的电石渣；
其中，步骤(1)中，所述碳基原料和铁质原料的进料方式为：先混合后喷入，或者分别喷入电石液中后再混合；
所述碳基原料是由原煤、焦炭或兰炭中的一种或几种混合得到的；
所述碳基原料、铁质原料、与电石液的质量比为0.04～0.07：0.004～0.06:0.9～1.1。
本发明还提供一种实现上述方法的电石液显热利用系统，包括依次连接的电石生产单元、乙炔发生单元及电石渣提纯单元；其中，所述电石生产单元为带有喷枪的电石生产单元，所述喷枪位于电石液出口处，通过喷枪可添加铁质原料和碳基原料。
本发明所述电石液显热利用系统中，所述电石生产单元的物料出口与所述乙炔发生单元的入口相连，所述乙炔发生单元的电石渣出口与所述电石渣提纯单元相连；
所述电石生产单元还包括铁质原料入口、碳基原料入口；铁质原料和碳基原料通过喷枪喷入高温电石液中，利用高温电石液的显热加热铁质原料和碳基原料，在1500～1800℃电石液中的SiO2、碳基原料中的碳和铁质原料中的铁反应生成硅铁；
所述乙炔发生单元还包括乙炔出口、电石渣出口；
所述电石渣提纯单元还包括硅铁出口、电石渣出口。
本发明所述电石液显热利用系统中，所述电石生产单元内设搅拌装置，用于将铁质原料、碳基原料与电石液混合均匀。
本发明所述电石液显热利用系统中，所述电石渣提纯单元还包括分离装置；所述分离装置为风选装置或磁选装置。
本发明利用电石生产工艺中出炉电石液的高温特性，向电石液中喷吹碳基原料粉和铁质原料粉，使得电石液中杂质二氧化硅，与碳基粉料中碳和铁质原料中铁反应产出硅铁。一方面，充分利用电石液显热；另一方面，与电石液二氧化硅反应生成硅铁，待电石与水反应产出乙炔后，通过磁选或风选等筛出电石渣中硅铁，进一步提纯电石渣。
附图说明
图1为本发明所述电石液显热利用方法的工艺流程图。
图2为本发明所述电石液显热利用系统的结构示意图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例提供一种用于电石生产工艺的电石液显热利用方法，如图1所述，包括如下步骤：
(1)兰炭粉于钢屑混合均匀后，将其通过喷枪喷入电石液中，利用电石液显热，温度是1500～1800℃，将电石液中的二氧化硅转化成硅铁；其中，兰炭：钢屑＝3.3:1(质量比)；混合物料喷吹流速为12kg/min；产品电石中含碳化钙79.33％，发气量295.27L/kg；
(2)含有硅铁的电石液进一步反应生成乙炔气体和含有硅铁的电石渣，乙炔气体经处理后储存，含有硅铁的电石渣则进入提纯工序；
(3)通过风选或磁选方式回收电石渣中的硅铁，得到提纯后的电石渣；
所述碳基原料为兰炭，其主要性质见表1。
表1碳基原料主要性质
| 项目 | 单位 | 数值 | 备注 |
| 全水 | wt％ | 4.33 | 收到基 |
| 固定碳 | wt％ | 86.3 | 干基 |
| 挥发分 | wt％ | 6.2 | 干基 |
| 灰分 | wt％ | 7.5 | 干基 |
所述铁质原料使用含铁98％的钢屑，原料粒度：0.01～1mm。
实施例2
本实施例提供一种实现实施例1所述方法的电石液显热利用系统，如图2所示，包括依次连接的电石生产单元、乙炔发生单元及电石渣提纯单元；其中，所述电石生产单元为带有喷枪的电石生产单元，所述喷枪位于电石液出口处，通过喷枪可添加铁质原料和碳基原料。
所述电石生产单元的物料出口与所述乙炔发生单元的入口相连， 所述乙炔发生单元的电石渣出口与所述电石渣提纯单元相连；
所述电石生产单元还包括铁质原料入口、碳基原料入口；铁质原料和碳基原料通过喷枪喷入高温电石液中，利用高温电石液的显热加热铁质原料和碳基原料，在1500～1800℃电石液中的SiO2、碳基原料中的碳和铁质原料中的铁反应生成硅铁；
所述乙炔发生单元还包括乙炔出口、电石渣出口；
所述电石渣提纯单元还包括硅铁出口、电石渣出口。
所述电石生产单元内设搅拌装置，用于将铁质原料、碳基原料与电石液混合均匀。
所述电石渣提纯单元包括分离装置；所述分离装置为风选装置或磁选装置。
由实施例1可知，本发明所述的电石液显热利用系统利用电石生产工艺中出炉电石液的高温特性，使电石液中碳基原料粉和铁质原料粉与电石液发生反应，将电石液中杂质二氧化硅转化为硅铁。所述电石液显热利用系统一方面可充分利用电石液显热；另一方面可将电石液二氧化硅转成硅铁，待电石与水反应产出乙炔后，通过磁选或风选等筛出电石渣中硅铁，进一步提纯电石渣。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (8)
1.一种用于电石生产工艺的电石液显热利用方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将粉状的碳基原料和铁质原料喷吹至电石液中，利用电石液显热反应生成硅铁；所述电石液的温度是1500～1800℃；
(2)含有硅铁的电石液进一步反应生成乙炔气体和含有硅铁的电石渣，乙炔气体经处理后储存，含有硅铁的电石渣则进入提纯工序；
(3)通过风选或磁选方式回收电石渣中的硅铁，得到提纯后的电石渣。
2.根据权利要求1所述的电石液显热利用方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碳基原料和铁质原料的进料方式为：先混合后喷入，或者分别喷入电石液中后再混合。
3.根据权利要求1所述的电石液显热利用方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碳基原料是由原煤、焦炭或兰炭中的一种或几种混合得到的。
4.根据权利要求1所述的电石液显热利用方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碳基原料、铁质原料、电石液的质量比为0.04～0.07：0.004～0.06：0.9～1.1。
5.根据权利要求1所述的电石液显热利用方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将粉状的碳基原料和铁质原料喷吹至电石液中，利用电石液显热反应生成硅铁；所述电石液的温度是1500～1800℃；
(2)含有硅铁的电石液进一步反应生成乙炔气体和含有硅铁的电石渣，乙炔气体经处理后储存，含有硅铁的电石渣则进入提纯工序；
(3)通过风选或磁选方式回收电石渣中的硅铁，得到提纯后的电石渣；
其中，步骤(1)中，所述碳基原料和铁质原料的进料方式为：先混合后喷入，或者分别喷入电石液中后再混合；
所述碳基原料是由原煤、焦炭或兰炭中的一种或几种混合得到的；
所述碳基原料、铁质原料、与电石液的质量比为0.04～0.07：0.004～0.06：0.9～1.1。
6.一种实现权利要求1-5任一所述利用方法的电石液显热利用系统，其特征在于，包括依次连接的电石生产单元、乙炔发生单元及电石渣提纯单元；
所述电石生产单元为带有喷枪的电石生产单元，所述喷枪位于电石液出口处；
所述电石生产单元的物料出口与所述乙炔发生单元的入口相连，所述乙炔发生单元的电石渣出口与所述电石渣提纯单元相连；
所述电石生产单元还包括铁质原料入口、碳基原料入口；
所述乙炔发生单元还包括乙炔出口、电石渣出口；
所述电石渣提纯单元还包括硅铁出口、电石渣出口。
7.根据权利要求6所述的电石液显热利用系统，其特征在于，所述电石生产单元内设搅拌装置，用于将铁质原料、碳基原料与电石液混合均匀。
8.根据权利要求6或7所述的电石液显热利用系统，其特征在于，所述电石渣提纯单元还包括分离装置；所述分离装置为风选装置或磁选装置。
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