CN106497624A - 制备电石用半焦成型球的专用系统与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了制备电石用半焦成型球的专用系统与方法，所述系统包括：粉碎生石灰装置，粉碎固体沥青装置，快速热解装置，第一混料装置，第二混料装置以及压球成型装置。本发明还公开了应用所述专用系统制备电石用半焦成型球的方法，包括：将生石灰、固体沥青分别在粉碎装置中粉碎；粉碎后的生石灰、固体沥青在第一混料装置中混合，得到混合料；快速热解出炉的半焦粉与进入第二混料装置中的混合料混合均匀，得到混合物料；在压球成型装置中压球成型。本发明解决了电石用半焦成型中成型粘结剂选择困难、成型工艺复杂、成型成本高、后续需要烘干等问题，具有工艺成型率高、成型作业稳定、成型球强度高、成型成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备电石用半焦成型球的专用系统与方法，属于电石用半焦成型球的制备领域。
背景技术
半焦是以高挥发分的弱粘结或不粘结性煤为原料，经中、低温干馏炭化除去煤中焦油物质和大部分挥发分后的产品，作为一种新型碳素材料，以其固定炭高、电阻率高含灰份低、硫含量低、磷含量低的特性和低廉的价格，正逐步被推广应用于电石、铁合金等产品的生产，以替代价格昂贵的冶金焦，半焦作为冶金行业重要原材料。
电石是以生石灰和碳素为原料，在电石炉中经过复杂的物理化学变化而生成的，它是有机合成工业的重要原料。目前，国内外已经开发出或正在研究中的电石生产方法有电热法、旋转电弧炉法、氧热法、电热—氧热耦合法、等离子体法、催化法等，但传统的电炉加热法仍然是当前最为成熟的电石生产方法。
其主要生产过程如下：原料首先通过配料后由电炉上端的入口或管道加入电炉内，然后在反应层内石灰熔化成流体，接着在电极端部周围的高温区，大约在1600℃～1700℃下，具有较大活性的熔融态生石灰和焦炭开始相互作用。
以上电石制备工艺的缺点是，生石灰添加过程繁琐、复杂，且在石灰石和半焦炭在整个过程中，始终伴随着固体破碎、固体分筛和固体运输等工艺过程，这些过程都会有粉尘产生，带来污染；而且在传统电石行业中，总会有大量的小粒度粉状半焦需要处理。
公开号为CN103087795A的发明专利公开了一种成型半焦的制备方法，该发明的主要技术特征为：将半焦制成粒度小于3毫米的半焦粉，生石灰制成粒度＜1毫米的石灰粉；称取生石灰，加入过量的水，使石灰充分熟化；过滤上层清液，取下层熟石灰浆液即粘结剂；半焦粉和粘结剂重量百分比分别为：半焦粉70％-80％和粘结剂20％-30％；称取半焦粉和粘结剂，将粘结剂倒入半焦粉中，充分搅拌、混合均匀；将混合物料用对辊成型机下压制成椭球形成型半焦；该技术为了制备成型所需粘结剂，需要先将生石灰加水进行熟化制成熟石灰，该技术的缺点是：一方面此工艺将生石灰加水本身具有危险性，另一方面此工艺改变了原料的本质；最后最重要的是该技术在制备好成型球后还要将成型球进行烘干，这就增加了工艺步骤，增加了工艺成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有制备成型半焦中所存在的成本高、工艺复杂、污染大等缺陷，提供一种新的制备电石用半焦成型球的专用系统以及利用该专用系统制备电石用半焦成型球的方法。
本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：
本发明首先提供了一种制备电石用半焦成型球的专用系统，包括：
粉碎生石灰装置，所述粉碎生石灰装置设有生石灰进料口和生石灰粉出料口；
粉碎固体沥青装置，所述粉碎装置设有固体沥青进料口和固体沥青粉出料口；
快速热解装置，所述快速热解装置设有半焦进口和热半焦出料口；
第一混料装置，所述第一混料装置设有生石灰粉进料口、固体沥青粉进料口以及混合料的出料口；
第二混料装置，所述第二混料装置设有第一进料口、第二进料口和混合物料出料口；
以及压球成型装置，所述压球成型装置设有混合物料进料口和成型球的出料口；
其中，所述粉碎生石灰装置的生石灰粉出料口、所述粉碎固体沥青装置的固体沥青粉出料口与所述第一混料装置的进料口相连；所述快速热解装置的热半焦出料口与所述第二混料装置的第一进料口相连；所述第一混料装置的混合料的出料口与所述第二混料装置的第二进料口相连；所述第二混料装置的混合物料出料口与所述压球成型装置的混合物料进料口相连。
进一步，所述快速热解装置的出料口通过耐高温管道与所述混料装置的第一进料口相连。
进一步，所述热解装置是热解炉；所述混合装置是混料机；所述压球成型装置是对辊压球机。
本发明还提供了一种应用所述的专用系统制备电石用半焦成型球的方法，包括：(1)将生石灰、固体沥青分别在粉碎生石灰装置和粉碎固体沥青装置中进行粉碎；将粉碎后的生石灰以及粉碎后的固体沥青在第一混料装置中混合，得到混合料；(2)快速热解出炉的半焦粉与进入第二混料装置中的混合料混合均匀，得到混合物料；(3)将混合物料在压球成型装置中压球成型，得到电石用半焦成型球。
其中，步骤(1)中将生石灰粉碎成粒度≤2毫米的颗粒；将固体沥青粉碎成粒度≤1毫米的颗粒。
步骤(1)中所述的固体沥青为中温沥青，其软化点为95℃～120℃。
步骤(1)或步骤(2)中所述的混合时间为3-6分钟。
步骤(2)中在半焦粉碎装置中将半焦破碎后控制其粒度≤4毫米。
步骤(2)中热解出炉的半焦粉的温度为400-600℃。
其中，固体沥青占混合物料总量的1wt％-5wt％，半焦和生石灰共占混合物料总量的95wt％-99wt％。其中，按照质量比计，半焦：生石灰＝(0.5～0.7):1。
本发明通过将固体的沥青粉先与生石灰粉均匀混合，然后将400-600℃的热解半焦与沥青、生石灰的混合物进行混合，在混合过程中，热半焦与冷态沥青粉和生石灰粉的形成的混合料相互之间进行传热，在传热过程中固态沥青粉软化、流态化，起到粘结剂的作用，混合后将混合物料进行压球。本发明解决了电石用半焦成型中成型粘结剂选择困难、成型工艺复杂、成型成本高、后续需要烘干的问题，同时具备工艺成型率高、成型作业稳定、成型球强度高、成型成本低的优点。
本发明技术方案的主要有益效果包括:
1、本发明通过使用固体沥青作为粘结剂，解决了传统其他有机粘结剂成本高，无机粘结剂需要水才能发挥作用的问题。
2、本发明通过使用固体沥青的加入方式，一方面固固混合大大降低了混合难度，增加了混合物料的均匀性，另一方面降低了沥青粘结剂的添加量，降低了成型工艺成本。
3、本发明使用固体沥青作为粘结剂，省去了生石灰熟化的过程，同时成型球也无须烘干过程，简化了工艺，降低了成本。
4、本发明直接通过将热解后400-600℃的半焦与沥青、生石灰的混合料进行混合，利用热解半焦的热量对固体沥青进行加热，使固体沥青粉达到软化点，软化后的沥青成流体化，能够在混合料中起到粘结剂的作用，大大的增加了工艺的创新性。
附图说明
图1本发明制备电石用半焦成型球的专用系统的示意图。
图2本发明制备电石用半焦成型球方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步对本发明的一种含砷铁矿和赤泥的综合利用方法进行说明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但是应理解所述实施例仅是范例性的，不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改或替换均落入本发明的保护范围。
参考图1，本发明提供了一种制备电石用半焦成型球的专用系统，包括：
粉碎生石灰装置，所述粉碎生石灰装置设有生石灰进料口和生石灰粉出料口；
粉碎固体沥青装置，所述粉碎装置设有固体沥青进料口和固体沥青粉出料口；
快速热解装置，所述快速热解装置设有半焦进口和热半焦出料口；
第一混料装置，所述第一混料装置设有粉碎后的生石灰的进料口、固体沥青粉进料口以及混合料的出料口；
第二混料装置，所述第二混料装置设有第一进料口、第二进料口和混合物料出料口；
以及压球成型装置，所述压球成型装置设有混合物料进料口和成型球的出料口；
其中，所述粉碎生石灰装置的生石灰粉出料口、所述粉碎固体沥青装置的固体沥青粉出料口与所述第一混料装置的进料口相连；所述快速热解装置的热半焦出料口与所述第二混料装置的第一进料口相连；所述第一混料装置的混合料的出料口与所述第二混料装置的第二进料口相连；所述第二混料装置的混合物料出料口与所述压球成型装置的混合物料进料口相连。
作为一种优选的结构，所述快速热解装置的热半焦出料口通过耐高温管道与所述第二混料装置的第一进料口相连。
作为一种优选的结构，所述热解装置可以是热解炉；所述混合装置可以是混料机；所述压球成型装置可以是对辊压球机。
以下结合具体的实施例应用所述的电石用半焦成型球专用系统制备半焦成型球的方法进行具体说明：
实施例1
将半焦在半焦破碎装置中破碎得到半焦粉；将生石灰在生石灰破碎装置中破碎得到生石灰粉；将固体沥青在粉碎固体沥青装置中粉碎得到沥青粉；
半焦主要特征：干燥基固定碳含量79.64％，水分含量3.21％，粒径≤4mm；
粘结剂：中温沥青粉，粒径≤1mm以下，软化点109℃；
生石灰粉：粒径≤2mm以下；
以半焦为基准，称取1kg半焦粉，1.5kg生石灰粉，75克的沥青粉，先将生石灰粉与沥青粉使用第一混料装置(爱立许R02混料机)混合5分钟，得到混合料；将400℃半焦与沥青、生石灰的混合物在第二混料装置(爱立许R02混料机)中进行混合，混合时间为3分钟，得到最终的混合物料；将最终的混合物料迅速用对辊压球机成型。得到的成型球抗压强度300N/球，成球率90％，2m跌落(＞13mm)89％。
实施例2
将半焦在半焦破碎装置中破碎得到半焦粉；将生石灰在生石灰破碎装置中破碎得到生石灰粉；将固体沥青在粉碎固体沥青装置中粉碎得到沥青粉；
半焦主要特征：干燥基固定碳含量79.64％，水分含量3.21％，粒径4mm及以下；
粘结剂：中温沥青粉，粒径1mm以下，软化点109℃；
以半焦为基准，称取1kg半焦粉粉，1.5kg生石灰粉，125克的沥青粉，先将生石灰粉与沥青粉使用第一混料装置(爱立许R02混料机)混合5分钟得到混合料，然后将400℃半焦与沥青、生石灰的混合物在第二混料装置(爱立许R02混料机)中进行混合，混合时间5分钟，得到最终的混合物料；将最终的混合物料迅速用对辊压球机成型。得到的成型球抗压强度400N/球，成球率92％，2m跌落(＞13mm)93％。
实施例3
将半焦在半焦破碎装置中破碎得到半焦粉；将生石灰在生石灰破碎装置中破碎得到生石灰粉；将固体沥青在粉碎固体沥青装置中粉碎得到沥青粉；
半焦主要特征：干燥基固定碳含量79.64％，水分含量3.21％，粒径≤4mm；
粘结剂：中温沥青粉，粒径≤1mm以下，软化点109℃；
生石灰粉：粒径≤2mm以下；
以半焦为基准，称取1kg半焦粉，1.5kg生石灰粉，50克的沥青粉，先将生石灰粉与沥青粉使用第一混料装置(爱立许R02混料机)混合5分钟，得到混合料；将500℃半焦与沥青、生石灰的混合物在第二混料装置(爱立许R02混料机)中进行混合，混合时间为5分钟，得到最终的混合物料；将最终的混合物料迅速用对辊压球机成型。得到的成型球抗压强度306N/球，成球率92％，2m跌落(＞13mm)91％。
实施例4
将半焦在半焦破碎装置中破碎得到半焦粉；将生石灰在生石灰破碎装置中破碎得到生石灰粉；将固体沥青在粉碎固体沥青装置中粉碎得到沥青粉；
半焦主要特征：干燥基固定碳含量79.64％，水分含量3.21％，粒径≤4mm；
粘结剂：中温沥青粉，粒径≤1mm以下，软化点109℃；
生石灰粉：粒径≤2mm以下；
以半焦为基准，称取1kg半焦粉，2.0kg生石灰粉，150克的沥青粉，先将生石灰粉与沥青粉使用第一混料装置(爱立许R02混料机)混合3分钟，得到混合料；将600℃半焦与沥青、生石灰的混合物在第二混料装置(爱立许R02混料机)中进行混合，混合时间为3分钟，得到最终的混合物料；将最终的混合物料迅速用对辊压球机成型。得到的成型球抗压强度292N/球，成球率87％，2m跌落(＞13mm)88％。
Claims (10)
1.一种制备电石用半焦成型球的专用系统，其特征在于，包括：
粉碎生石灰装置，所述粉碎生石灰装置设有生石灰进料口和生石灰粉出料口；
粉碎固体沥青装置，所述粉碎装置设有固体沥青进料口和固体沥青粉的出料口；
快速热解装置，所述快速热解装置设有半焦进口和热半焦出料口；
第一混料装置，所述第一混料装置设有生石灰粉的进料口、固体沥青粉的进料口以及混合料的出料口；
第二混料装置，所述第二混料装置设有第一进料口、第二进料口和混合物料的出料口；
以及压球成型装置，所述压球成型装置设有混合物料进料口和成型球的出料口；
其中，所述粉碎生石灰装置的生石灰粉出料口、所述粉碎固体沥青装置的固体沥青粉出料口与所述第一混料装置的进料口相连；所述快速热解装置的热半焦出料口与所述第二混料装置的第一进料口相连；所述第一混料装置的混合料的出料口与所述第二混料装置的第二进料口相连；所述第二混料装置的混合物料出料口与所述压球成型装置的混合物料进料口相连。
2.按照权利要求1所述的专用系统，其特征在于，所述快速热解装置的热半焦出料口通过耐高温管道与所述第二混料装置的第一进料口相连。
3.按照权利要求1所述的专用系统，其特征在于，所述热解装置是热解炉；所述混合装置是混料机；所述压球成型装置是对辊压球机。
4.一种应用权利要求1或2所述的专用系统制备电石用半焦成型球的方法，其特征在于，包括：(1)将生石灰、固体沥青分别在粉碎生石灰装置和粉碎固体沥青装置中进行粉碎；将粉碎后的生石灰和粉碎后的固体沥青在第一混料装置中混合，得到混合料；(2)快速热解出炉的半焦粉与进入第二混料装置中的混合料混合均匀，得到混合物料；(3)将混合物料在压球成型装置中压球成型，得到电石用半焦成型球。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(1)中将生石灰粉碎成粒度≤2毫米的颗粒，将固体沥青粉碎成粒度≤1毫米的颗粒。
6.按照权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述的固体沥青为中温沥青，其软化点为95℃～120℃。
7.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，固体沥青占混合物料总量的1wt％-5wt％。
8.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(2)中在半焦粉碎装置中将半焦破碎后控制其粒度≤4毫米。
9.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(2)中热解出炉的半焦粉的温度为400-600℃。
10.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，半焦和生石灰共占混合物料总量的95wt％-99wt％；其中，按照质量比计，半焦：生石灰＝(0.5～0.7):1。
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