CN105731461A - 一种电石渣提纯回用系统及提纯回用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电石渣提纯回用系统及提纯回用方法。所述系统包括依次连接的原料预处理单元、燃气熔融炉、乙炔发生单元、电石渣提纯单元；其中，所述电石渣提纯单元的电石渣出口与所述原料预处理单元的粉状钙基原料入口相连接；所述原料预处理单元设有粉状钙基原料入口、粉状铁质原料入口、粉状碳基原料入口以及混合原料出口。利用燃气熔融炉生产电石，并将硅铁生成机制与电石生产相结合，使电石渣中杂质二氧化硅全部转化为副产物硅铁，提纯后的电石渣不仅能回收利用，而且大幅降低了电石生产成本；此外，由于硅杂质的转化可有效防止碳化硅大量沉积抬高炉底，避免炉壁铁壳、流料嘴和冷却锅等设备损坏。

Description

一种电石渣提纯回用系统及提纯回用方法
技术领域
本发明涉及一种电石渣提纯回用系统及提纯回用方法，属于电石渣提取技术领域。
背景技术
由于电石在我国的大规模使用，其在生产乙炔同时产出大量粉末状电石渣，电石渣主要成分为Ca(OH)2，目前常用在建材，生产水泥，而水泥行业在我国属于过剩行业之一，仅有少量作为电厂脱硫剂使用。大量的电石渣低劣化使用，极大的浪费了钙材资源，同时带来严重污染。如何有效去除电石渣中杂质，使其能够被高效利用，已经成为目前电石生产企业亟待解决问题之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种电石渣提纯回用系统及方法。利用燃气熔融炉生产电石，并将硅铁生成机制与电石生产的结合，使电石渣中杂质二氧化硅全部转化为副产物硅铁，提纯后的电石渣不仅能回收利用，而且大幅降低了电石生产成本；同时，由于硅杂质的转化可有效防止碳化硅大量沉积抬高炉底，避免炉壁铁壳、流料嘴和冷却锅等设备损坏。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种电石渣提纯回用系统，包括依次连接的原料预处理单元、燃气熔融炉、乙炔发生单元、电石渣提纯单元；其中，所述电石渣提纯单元的电石渣出口与所述原料预处理单元的粉状钙基原料入口相连接；
所述原料预处理单元设有粉状钙基原料入口、粉状铁质原料入口、粉状碳基原料入口以及混合原料出口。
在碳基原料与钙基原料生成电石过程中会伴随发生多种副反应，本发明利用所述的电石渣提纯回用系统将硅铁生成机制与电石生产结合起来，随着燃气熔融炉内物料温度逐渐升高，可使原料中的二氧化硅杂质与原料中的碳和铁质原料中的铁发生系列反应，生成副产物硅铁，所得硅铁将随电石排出燃气熔融炉；之后含有硅铁的电石再进一步生成乙炔和和电石渣，再对含有硅铁的电石渣进行提纯除杂，提纯后的电石渣可返回原料处理单元进行再利用。采用本发明所述系统可成功避免因碳化硅大量沉积而抬高炉底，损坏炉壁铁壳、流料嘴和冷却锅等设备的问题，同时提纯后的电石渣能够回收利用，大幅降低了电石生产成本。
本发明所述的电石渣提纯回用系统中，所述原料预处理单元内设搅拌装置，用于将粉状钙基原料、粉状铁质原料、粉状碳基原料混合均匀。
本发明所述的电石渣提纯回用系统中，所述燃气熔融炉设有粉状混合原料进口、烟气出口、含氧气体入口、燃气入口、电石液出口；所述燃气熔融炉内设有含氧气体喷嘴和燃气喷嘴，所述含氧气体喷嘴与所述含氧气体入口连通，所述燃气喷嘴与所述燃气入口连通；燃气在炉内遇含氧气体燃烧放热，由此加热混合物料。
本发明所述的电石渣提纯回用系统中，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，通过风选或磁选方式将电石渣中硅铁分离出来，提纯后的电石渣作为粉状钙基原料返回到原料预处理单元。
本发明还提供利用上述系统提纯回收电石渣的方法，包括如下步骤：
(1)将粉状碳基原料、粉状钙基原料、粉状铁质原料干燥、焙烧、筛分后，投入原料预处理单元的搅拌装置中，混合均匀；
(2)将粉状混合原料送入燃气熔融炉，反应生成电石及副产物硅铁，所得硅铁随电石排出燃气熔融炉；
(3)由燃气熔融炉产出的电石进入乙炔发生单元，产出乙炔气体和电石渣，乙炔气体经处理后送入储罐储存，而含有硅铁的电石渣则送往电石渣提纯单元；
(4)在电石渣提纯单元中通过风选或磁选方式回收电石渣中硅铁，提纯后的电石渣作为粉状碳基原料回收至原料预处理单元继续被利用。
本发明所述的系统提纯回收电石渣的方法中，随着燃气熔融炉内物料温度逐渐升高，原料中的碳基原料与钙基原料生成电石，过程中伴随发生多种副反应，其中包括原料中的二氧化硅与原料中的碳和铁质原料中的铁发生系列反应，生成的硅铁随电石排出燃气熔融炉；之后电石再进一步生成乙炔和和电石渣，含有硅铁的电石渣经提纯除杂后，返回原料处理单元回用。
本发明所述的电石渣提纯回收方法中，步骤(1)中，所述粉状碳基原料是由原煤、焦炭或兰炭中的一种或几种混合得到的。
本发明所述的电石渣提纯回收方法中，步骤(1)中，所述粉状钙基原料是由石灰、石灰石、熟石灰或电石渣中的一种或几种混合得到的。
本发明所述的电石渣提纯回收方法中，步骤(1)中，所述粉状碳基原料、粉状钙基原料、粉状铁质原料的质量比为0.5～1.2:0.9～2:0.003～0.05。
本发明所述的电石渣提纯回收方法中，步骤(1)中，粉状铁质原料中铁含量大于95％。
作为本发明优选的实施方式之一，所述的系统提纯回收电石渣的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将粉状碳基原料、粉状钙基原料、粉状铁质原料干燥、焙烧、筛分后，投入原料预处理单元的搅拌装置中，混合均匀；
(2)将粉状混合原料送入燃气熔融炉，反应生成电石及副产物硅铁，所得硅铁随电石排出燃气熔融炉；
(3)由燃气熔融炉产出的电石进入乙炔发生单元，产出乙炔气体和电石渣，乙炔气体经处理后送入储罐储存，而含有硅铁的电石渣则送往电石渣提纯单元；
(4)在电石渣提纯单元中通过风选或磁选方式回收电石渣中硅铁，提纯后的电石渣作为粉状碳基原料回收至原料预处理单元继续被利用；
其中，步骤(1)中，所述粉状碳基原料是由原煤、焦炭或兰炭中的一种或几种混合得到的；所述粉状钙基原料是由石灰、石灰石、熟石灰或电石渣中的一种或几种混合得到的；所述粉状铁质原料中铁含量大于95％；所述粉状碳基原料、粉状钙基原料、粉状铁质原料的质量比为0.5～1.2:0.9～2:0.003～0.05。
本发明的有益效果如下：
第一，本发明采用粉状电石生产原料在燃气熔融炉中生产电石的工艺，不仅降低原料成本，而且使用燃气替代电力，有效降低燃料成本；
第二，二氧化硅与原料中的碳反应生成碳化硅，而铁质原料中的铁可与碳化硅反应生成硅铁，从而防止碳化硅大量沉积炉底，抬升炉底；同时避免炉壁铁壳、流料嘴和冷却锅等设备损坏；
第三，通过磁选或风选提取电石渣中的杂质硅铁，既可获得副产物硅铁；又可将提纯后的电石渣回收进行电石生产再利用；
第四，本发明可直接采用粉状电石生产原料在燃气熔融炉中生产电石的工艺，无需成型工艺。
附图说明
图1为本发明所述电石渣提纯回用系统的结构示意图。
图2为本发明所述燃气熔融炉结构示意图。
图3为本发明所述提纯回收电石渣方法的工艺流程图。
图中：1、原料预处理单元；2、燃气熔融炉；21、粉状混合原料进口；22、烟气出口；23、含氧气体入口；24、燃气入口；25、电石液出口；3、乙炔发生单元；4、电石渣提纯单元。
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
本实施例提供一种电石渣提纯回用系统，如图1所示，包括依次连接的原料预处理单元、燃气熔融炉、乙炔发生单元、电石渣提纯单元；其中，所述电石渣提纯单元的电石渣出口与所述原料预处理单元的粉状钙基原料入口相连接；
所述原料预处理单元设有粉状钙基原料入口、粉状铁质原料入口、粉状碳基原料入口以及混合原料出口。
所述原料预处理单元内设搅拌装置，用于将粉状钙基原料、粉状铁质原料、粉状碳基原料混合均匀。
所述燃气熔融炉设有粉状混合原料进口21、烟气出口22、含氧气体入口23、燃气入口24、电石液出口25；所述燃气熔融炉内设有含氧气体喷嘴和燃气喷嘴，如图2所示，所述含氧气体喷嘴与所述含氧气体入口连通，所述燃气喷嘴与所述燃气入口连通；燃气在所述燃气熔融炉内遇含氧气体燃烧放热，由此加热混合物料。
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，通过风选或磁选方式将电石渣中硅铁分离出来，提纯后的电石渣作为粉状钙基原料返回到原料预处理单元。
实施例2
本实施例提供一种利用实施例1所述系统提纯回收电石渣的方法，如图3所示，包括如下步骤：
(1)在原料预处理单元中，将干燥后的兰炭、石灰和铁质原料混合均匀，兰炭：石灰：钢屑＝0.63:1:0.009(质量比)、焙烧、筛分后，投入原料预处理单元的搅拌装置中，混合均匀；
(2)粉末混合原料从燃气熔融炉上部进料口进料，由含氧气体入口通入氧气，燃气入口通入天然气，天然气遇氧气在炉内燃烧放热，加热混合物料升温，物料温度逐渐升高，当物料温度升高至1700～2200℃左右时，发生电石生成反应，反应时间25min，在电石生产过程中，伴随着大量的副反应，其中包括原料中的二氧化硅与原料中碳和铁质原料中的铁发生系列反应，生成副产物硅铁并随电石产物由下部出料口出料，冷却后破碎，尾气由燃气熔融炉顶部出气口排出，进入气体净化、除尘单元。
所得电石中含碳化钙80.33％，发气量299L/kg。
(3)冷却后的电石进入乙炔发生单元，产出乙炔气体和含有硅铁的电石渣，乙炔气体经处理后送入储罐储存，而含有硅铁的电石渣则送往电石渣提纯单元；
(4)在电石渣提纯单元中，通过风选或磁选方式回收电石渣中硅铁，提纯后的电石渣作为粉状碳基原料回收至原料预处理单元继续被利用；经检测，电石渣中杂质含量约为5％。
其中，步骤(1)中，所述粉状碳基原料为兰炭，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％ 5.33 收到基
固定碳 wt％ 85.3 干基
挥发分 wt％ 7.2 干基
灰分 wt％ 7.5 干基
表2原煤灰成分分析
所述粉末钙基原料为CaO含量91.7％的石灰。
表3石灰成分分析
所述铁质原料使用含铁98％的钢屑，原料粒度：0.5～3mm。
经比较，采用本发明所述方法相比现有电石生产方法(即生石灰和含碳原料在电石炉内，依靠电弧高温熔化反应而生成电石)，所得电石渣中总杂质含量下降幅度可达35％，SiO2含量下降约90％(原料中绝大多数的SiO2与铁质原料和碳基原料反应生成硅铁)，由此可见，采用本发明所述方法可有效避免碳化硅大量沉积于炉底导致炉底抬升的问题，同时也避免了炉壁铁壳、流料嘴和冷却锅等设备损坏；且通过磁选或风选方式提取电石渣中硅铁，不仅获得副产物硅铁，而且高效去除电石渣中杂质，提纯电石渣，从而使得电石渣得以更好的回收利用，大幅降低了电石生产成本。
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 (10)

1.一种电石渣提纯回用系统，其特征在于，包括依次连接的原料预处理单元、燃气熔融炉、乙炔发生单元、电石渣提纯单元；其中，所述电石渣提纯单元的电石渣出口与所述原料预处理单元的粉状钙基原料入口相连接；
所述原料预处理单元设有粉状钙基原料入口、粉状铁质原料入口、粉状碳基原料入口以及混合原料出口。
2.根据权利要求1所述的电石渣提纯回用系统，其特征在于，所述原料预处理单元内设搅拌装置，用于将粉状钙基原料、粉状铁质原料、粉状碳基原料混合均匀。
3.根据权利要求1所述的电石渣提纯回用系统，其特征在于，所述燃气熔融炉设有粉状混合原料进口、烟气出口、含氧气体入口、燃气入口、电石液出口；所述燃气熔融炉内设有含氧气体喷嘴和燃气喷嘴，所述含氧气体喷嘴与所述含氧气体入口连通，所述燃气喷嘴与所述燃气入口连通。
4.根据权利要求1所述的电石渣提纯回用系统，其特征在于，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，通过风选或磁选方式将电石渣中硅铁分离出来，提纯后的电石渣作为粉状钙基原料返回到原料预处理单元。
5.利用权利要求1-4任一所述系统的提纯回收方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将粉状碳基原料、粉状钙基原料、粉状铁质原料干燥、焙烧、筛分后，投入原料预处理单元的搅拌装置中，混合均匀；
(2)将粉状混合原料送入燃气熔融炉，反应生成电石及副产物硅铁，所得硅铁随电石排出燃气熔融炉；
(3)由燃气熔融炉产出的电石进入乙炔发生单元，产出乙炔气体和电石渣，乙炔气体经处理后送入储罐储存，而含有硅铁的电石渣则送往电石渣提纯单元；
(4)在电石渣提纯单元中通过风选或磁选方式回收电石渣中硅铁，提纯后的电石渣作为粉状碳基原料回收至原料预处理单元继续被利用。
6.根据权利要求5所述的提纯回收方法，其特征在于，步骤(1)中，所述粉状碳基原料是由原煤、焦炭或兰炭中的一种或几种混合得到的。
7.根据权利要求5所述的提纯回收方法，其特征在于，步骤(1)中，所述粉状钙基原料是由石灰、石灰石、熟石灰或电石渣中的一种或几种混合得到的。
8.根据权利要求5所述的提纯回收方法，其特征在于，步骤(1)中，所述粉状碳基原料、粉状钙基原料、粉状铁质原料的质量比为0.5～1.2:0.9～2:0.003～0.05。
9.根据权利要求5所述的提纯回收方法，其特征在于，步骤(1)中，所述粉状铁质原料中铁含量大于95％。
10.根据权利要求5所述的提纯回收方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将粉状碳基原料、粉状钙基原料、粉状铁质原料干燥、焙烧、筛分后，投入原料预处理单元的搅拌装置中，混合均匀；
(2)将粉状混合原料送入燃气熔融炉，反应生成电石及副产物硅铁，所得硅铁随电石排出燃气熔融炉；
(3)由燃气熔融炉产出的电石进入乙炔发生单元，产出乙炔气体和电石渣，乙炔气体经处理后送入储罐储存，而含有硅铁的电石渣则送往电石渣提纯单元；
(4)在电石渣提纯单元中通过风选或磁选方式回收电石渣中硅铁，提纯后的电石渣作为粉状碳基原料回收至原料预处理单元继续被利用；
其中，步骤(1)中，所述粉状碳基原料是由原煤、焦炭或兰炭中的一种或几种混合得到的；
所述粉状钙基原料是由石灰、石灰石、熟石灰或电石渣中的一种或几种混合得到的；
所述粉状铁质原料中铁含量大于95％；
所述粉状碳基原料、粉状钙基原料、粉状铁质原料的质量比为0.5～1.2:0.9～2:0.003～0.05。
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