CN106976882A - 一种成型球团的制备系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种成型球团的制备系统及方法。该系统包括破碎单元、混合装置、成型装置和筛分装置，破碎单元的干半焦粉出口连接混合装置的干半焦粉入口，破碎单元的生石灰粉出口连接混合装置的生石灰粉入口，破碎单元的石膏粉出口连接混合装置的石膏粉入口，混合装置的混合料出口连接成型装置的混合料入口，成型装置的球粉混合物出口连接筛分装置的球粉混合物入口。本发明系统结构简单，解决了半焦粉难以利用问题，采用复合粘结剂，提高了成型球团的强度。

Description

一种成型球团的制备系统及方法

技术领域

本发明属于电石生产技术领域，尤其涉及一种生产电石用成型球团的制备系统及方法。

背景技术

半焦，也称兰炭，是无黏结性或弱黏结性的高挥发分煤在中低温条件下热解得到的固体炭质产品。半焦具有发达的微孔结构，有固定碳含量高、灰分和挥发分低、硫和磷含量低、电阻率和气孔率大、价格低廉等特点，属于具有一定石墨化程度的炭源。半焦产品正逐步替代价格昂贵的冶金焦，应用于电石、铁合金等产品的生产。

电石作为重要的乙炔化工中间体，可以用来合成苯、橡胶、聚氯乙烯、聚乙炔等多种有机产品。经过60多年的改进和发展，电石工业目前已经成为我国不可或缺的基础化工原料产业。同时我国“富煤、贫油、少气”的能源结构，决定了电石在我国经济社会发展中发挥着不可取代的重要作用。

传统电石行业主要采用块状碳料和块状生石灰为原料生产电石，但是该生产方式效率低下，这主要是由于块状煤炭和块状生石灰接触面积小、反应速度慢。因此，采用粉末状碳料和粉末状生石灰共混成型制备电石冶炼原料逐渐成为研究热点。然而，粉末状碳料和粉末状生石灰的成型面临难度和挑战巨大，其中，粘结剂的选择和成型料的制备成为关键节点。

发明内容

本发明期望提出一种可用于电石生产的制备成型球团的系统和方法，通过有机粘结剂和无机粘结剂的结合，提高原料的成球性能和球团强度，增加原料接触面积，有效提高原料的反应速度。

本发明的目的之一是提供一种成型球团的制备系统，包括破碎单元、混合装置、成型装置和筛分装置，其中，

所述破碎单元包括干半焦粉出口、生石灰粉出口和石膏粉出口；

所述混合装置包括干半焦粉入口、生石灰粉入口、石膏粉入口、有机粘结剂入口、铁胶泥入口和混合料出口；

所述成型装置包括混合料入口和球粉混合物出口；

所述筛分装置包括球粉混合物入口和成型球团出口；

所述破碎单元的干半焦粉出口连接所述混合装置的干半焦粉入口，所述破碎单元的生石灰粉出口连接所述混合装置的生石灰粉入口，所述破碎单元的石膏粉出口连接所述混合装置的石膏粉入口，所述混合装置的混合料出口连接所述成型装置的混合料入口，所述成型装置的球粉混合物出口连接所述筛分装置的球粉混合物入口。

进一步的，所述破碎单元包括第一破碎装置、烘干装置、第二破碎装置、第三破碎装置；

所述第一破碎装置包括半焦入口和半焦粉出口；

所述烘干装置包括半焦粉入口和干半焦粉出口；

所述第二破碎装置包括生石灰入口和生石灰粉出口；

所述第三破碎装置包括石膏入口和石膏粉出口；

所述第一破碎装置的半焦粉出口连接所述烘干装置的半焦粉入口，所述烘干装置的干半焦粉出口连接所述混合装置的干半焦粉入口，所述第二破碎装置的生石灰粉出口连接所述混合装置的生石灰粉入口，所述第三破碎装置的石膏粉出口连接所述混合装置的石膏粉入口。

作为本发明优选的方案，所述筛分装置还包括筛下物料出口，所述混合装置还包括筛下物料入口，所述筛分装置的筛下物料出口连接所述混合装置的筛下物料入口。

更进一步的，所述破碎单元包括第四破碎装置，所述第四破碎装置包括固体有机粘结剂入口和粉状有机粘结剂出口，所述粉状有机粘结剂出口连接所述混合装置的有机粘结剂入口。

本发明的另一目的是提供一种利用上述系统制备成型球团的方法，包括如下步骤：

A、将半焦、生石灰和石膏送入破碎单元，得到干半焦粉、生石灰粉、和石膏粉；其中，所述干半焦粉、生石灰粉的粒度均≤3mm，所述石膏粉的粒度≤1mm；

B、将干半焦粉、生石灰粉、有机粘结剂、石膏粉和铁胶泥送入混合装置进行混合，得到混合料，其中所述有机粘结剂添加量为干半焦粉和生石灰粉总质量的3％～15％，所述石膏粉添加量为干半焦粉和生石灰粉总质量的1％～5％，所述铁胶泥添加量为干半焦粉和生石灰粉总质量的1％～5％；

C、将所述混合料送入成型装置中冷压成球，得到球粉混合物；

D、将所述球粉混合物进行筛分，获得成型球团和筛下物料。

进一步的，本发明的方法还包括步骤：将所述筛下物料送入所述混合装置，与所述半焦粉、生石灰粉、有机粘结剂、石膏粉和铁胶泥混合。

作为优选的方案，所述有机粘结剂包括羧甲基纤维素、沥青、脱水焦油、木质素中的一种或几种。

本发明中，当所述有机粘结剂包括固体时，所述方法在步骤B之前还包括步骤：对固体的有机粘结剂进行破碎处理，获得的粉状的有机粘结剂的粒度≤1mm。

在所述步骤B中，干半焦粉、生石灰粉、有机粘结剂、石膏粉和铁胶泥混合的时间为8～15min。

作为本发明优选的方案，混入的所述铁胶泥的粒度≤1mm。

本发明提供的成型球团的制备系统及方法，生产成本低、工艺简单，解决了半焦粉再利用的问题；原料均为粉状，生产过程中经过混合、冷压，增加了原料间的反应界面，改善了反应动力学条件，有利于电石合成反应中的传质和传热，实现了电石原料及电石生产过程的节能减排，同时也解决了传统电热法电石生产过程中的粉尘污染问题；采用冷压成型，避免生石灰消化问题，有效减少了设备成本和能耗成本，且操作方便。

附图说明

图1是本发明实施例制备成型球团的系统的示意图；

图2是本发明实施例制备成型球团的方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。

如图1所示，一方面，本发明实施例提供一种成型球团的制备系统，包括破碎单元100、混合装置200、成型装置300和筛分装置400。本发明的系统，制备成型球团的工艺简单，可利用通常难以利用的半焦粉做原料，节约了生产成本。

破碎单元100包括第一破碎装置101、烘干装置102、第二破碎装置103、第三破碎装置104和第四破碎装置105。破碎单元为原料的预处理单元，把原料处理为制备球团所述的粒度。

第一破碎装置101包括半焦入口和半焦粉出口，烘干装置102包括半焦粉入口和干半焦粉出口，第一破碎装置101的半焦粉出口连接烘干装置102的半焦粉入口。半焦由第一破碎装置101的半焦入口进入，经破碎后进入烘干装置102，烘干后获得干半焦粉。

第二破碎装置103包括生石灰入口和生石灰粉出口，用于生石灰的破碎，可获得生石灰粉。

第三破碎装置104包括石膏入口和石膏粉出口，用于石膏的破碎，可将石膏破碎为生产所需的石膏粉。

第四破碎装置105包括固体有机粘结剂入口和粉状有机粘结剂出口。当有机粘结剂包括固体的材料时，需对固体的有机粘结剂进行破碎，使其符合制备球团所需的粒度。

混合装置200为各种物料的混合容器，混合各种原料后获得混合料。混合装置200包括干半焦粉入口、生石灰粉入口、石膏粉入口、有机粘结剂入口、铁胶泥入口和混合料出口。烘干装置102的干半焦粉出口连接混合装置200的干半焦粉入口，第二破碎装置103的生石灰粉出口连接混合装置200的生石灰粉入口，第三破碎装置104的石膏粉出口连接混合装置200的石膏粉入口，第四破碎装置105的粉状有机粘结剂出口连接混合装置200的有机粘结剂入口。

成型装置300包括混合料入口和球粉混合物出口，混合装置200的混合料出口连接成型装置300的混合料入口。成型装置300将混合料压制成球团状，球团状的物料便于后续电石的生产。成型装置300不能将所有的混合物料均压制成球团，成型装置300排出的是成型球团与粉状混合料的球粉混合物。采用干法冷压成型，避免生石灰消化问题，有效减少了设备成本和能耗成本，且操作方便。

筛分装置400包括球粉混合物入口、成型球团出口和筛下物料出口，成型装置300的球粉混合物出口连接筛分装置400的球粉混合物入口。筛分装置400对球粉混合物进行筛选，获得成型球团和筛下物料。成型球团用于电石的生产，筛下物料通过混合装置200的筛下物料入口，进入混合装置200，与其他物料一通混合，用于球团的制备。筛下物料的再利用避免了材料的浪费。

如图2所示，另一方面，本发明实施例提供一种利用上述系统制备成型球团的方法，包括如下步骤：

1、将半焦、生石灰和石膏送入破碎单元，得到干半焦粉、生石灰粉、和石膏粉；其中，所述干半焦粉、生石灰粉的粒度均≤3mm，所述石膏粉的粒度≤1mm；

2、将干半焦粉、生石灰粉、有机粘结剂、石膏粉和铁胶泥送入混合装置进行混合，混合时间8～15min，得到混合料，其中所述干半焦粉和生石灰粉的质量比为：0.6～1:1，所述有机粘结剂添加量为干半焦粉和生石灰粉总质量的3％～15％，所述石膏粉添加量为干半焦粉和生石灰粉总质量的1％～5％，所述铁胶泥添加量为干半焦粉和生石灰粉总质量的1％～5％；

3、将所述混合料送入成型装置中冷压成球，得到球粉混合物；

4、将所述球粉混合物进行筛分，获得成型球团和筛下物料。

5、将筛下物料送入混合装置，与所述半焦粉、生石灰粉、有机粘结剂、石膏粉和铁胶泥混合。

作为优选的方案，所述有机粘结剂包括羧甲基纤维素、沥青、脱水焦油、木质素中的一种或几种。当所述有机粘结剂包括固体时，在步骤2之前还包括步骤：对固体的有机粘结剂进行破碎处理，获得的粉状的有机粘结剂的粒度≤1mm。

优选的，混入的所述铁胶泥的粒度≤1mm。

本发明实施例中，对获得的成型球团在压力试验机上进行球团强度测试，可检测成型球团的强度。

本发明的电石生产用成型球团的制备方法，采用复合粘结剂成型。通过无机粘结剂和有机粘结剂的复合，对单一无机和有机粘结剂进行优化，充分发挥无机和有机粘结剂的作用。采用有机物质为有机凝胶材，与半焦有较强的亲和性，能够充分浸润半焦的表面，进而有利于半焦粉与生石灰粉的粘结成型；采用铁胶泥作为无机凝胶物质，其主要成分是铁粉和生石灰，均为易成型物质，有很强的粘合能力，并且能改变超细粉料的流动性，增加粉料的成球率；采用石膏(其主要成分是硫酸钙)为催化剂和水化抑制剂，硫酸钙在1450℃下熔融，熔融的硫酸钙能有效浸润半焦粉和生石灰表面，改变其反应性，从而促进电石反应的发生，同时硫酸钙能降低生石灰的消化，从而保护型球，提高型球强度。该复合的粘结剂具有粘结性能好、引入杂质少、成球率高等优点。

实施例1

(1)对原料进行预处理，获得：

干半焦粉：固定碳含量78.27％、水分含量5.66％，粒径3mm以下；

生石灰粉：氧化钙含量89.39％，烧损3.14％，粒径3mm以下；

沥青：固定碳39.08％，水分含量0.16％，粒径0.1mm以下；

铁胶泥和石膏粉：粒径均在0.1mm以下。

(2)混料：

称取干半焦粉1000g、生石灰粉1600g，沥青312g，铁胶泥26g，石膏粉26g，将五种物料置于混合装置中，混合8min，得到混合料。

(3)制备成型球团：

将混合料置于成型装置中压制成型，之后对物料进行筛分，得到电石生产用成型球团。

(4)强度测试

将所得成型球团在球团压力试验机上进行冷强度测试，型球强度为574N。

实施例2

(1)对原料进行预处理，获得：

干半焦粉：固定碳含量78.27％、水分含量5.66％，粒径1mm以下；

生石灰粉：氧化钙含量89.39％，烧损3.14％，粒径1mm以下；

羧甲基纤维素：纯度为92.13％，粒径0.1mm以下；

铁胶泥和石膏粉：粒径均在0.1mm以下。

(2)混料：

称取干半焦粉1000g、生石灰粉1600g，羧甲基纤维素130g，铁胶泥260g，石膏粉130g，将五种物料置于混合装置中，混合15min，得到混合料。

(3)制备成型球团：

将混合料置于成型装置中压制成型，之后对物料进行筛分，得到电石生产用成型球团，将筛下物料送入混合装置。

(4)强度测试

将所得成型球团在球团压力试验机上进行冷强度测试，型球强度为612N。

需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。

Claims (10)

1.一种成型球团的制备系统，其特征在于，包括破碎单元、混合装置、成型装置和筛分装置，其中，

所述破碎单元包括干半焦粉出口、生石灰粉出口和石膏粉出口；

所述混合装置包括干半焦粉入口、生石灰粉入口、石膏粉入口、有机粘结剂入口、铁胶泥入口和混合料出口；

所述成型装置包括混合料入口和球粉混合物出口；

所述筛分装置包括球粉混合物入口和成型球团出口；

所述破碎单元的干半焦粉出口连接所述混合装置的干半焦粉入口，所述破碎单元的生石灰粉出口连接所述混合装置的生石灰粉入口，所述破碎单元的石膏粉出口连接所述混合装置的石膏粉入口，所述混合装置的混合料出口连接所述成型装置的混合料入口，所述成型装置的球粉混合物出口连接所述筛分装置的球粉混合物入口。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述破碎单元包括第一破碎装置、烘干装置、第二破碎装置、第三破碎装置；

所述第一破碎装置包括半焦入口和半焦粉出口；

所述烘干装置包括半焦粉入口和干半焦粉出口；

所述第二破碎装置包括生石灰入口和生石灰粉出口；

所述第三破碎装置包括石膏入口和石膏粉出口；

所述第一破碎装置的半焦粉出口连接所述烘干装置的半焦粉入口，所述烘干装置的干半焦粉出口连接所述混合装置的干半焦粉入口，所述第二破碎装置的生石灰粉出口连接所述混合装置的生石灰粉入口，所述第三破碎装置的石膏粉出口连接所述混合装置的石膏粉入口。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述筛分装置还包括筛下物料出口，所述混合装置还包括筛下物料入口，所述筛分装置的筛下物料出口连接所述混合装置的筛下物料入口。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述破碎单元进一步包括第四破碎装置，所述第四破碎装置包括固体有机粘结剂入口和粉状有机粘结剂出口，所述粉状有机粘结剂出口连接所述混合装置的有机粘结剂入口。

5.一种利用权利要求1～4任一所述系统制备成型球团的方法，其特征在于，包括步骤：

A、将半焦、生石灰和石膏送入破碎单元，得到干半焦粉、生石灰粉、和石膏粉；其中，所述干半焦粉、生石灰粉的粒度均≤3mm，所述石膏粉的粒度≤1mm；

B、将干半焦粉、生石灰粉、有机粘结剂、石膏粉和铁胶泥送入混合装置进行混合，得到混合料，其中所述有机粘结剂添加量为干半焦粉和生石灰粉总质量的3％～15％，所述石膏粉添加量为干半焦粉和生石灰粉总质量的1％～5％，所述铁胶泥添加量为干半焦粉和生石灰粉总质量的1％～5％；

C、将所述混合料送入成型装置中冷压成球，得到球粉混合物；

D、将所述球粉混合物进行筛分，获得成型球团和筛下物料。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括步骤：将所述筛下物料送入所述混合装置，与所述半焦粉、生石灰粉、有机粘结剂、石膏粉和铁胶泥混合。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述有机粘结剂包括羧甲基纤维素、沥青、脱水焦油、木质素中的一种或几种。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述有机粘结剂包括固体时，所述方法在步骤B之前还包括步骤：对固体的有机粘结剂进行破碎处理，获得的粉状的有机粘结剂的粒度≤1mm。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤B中，混合的时间为8～15min。

10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述铁胶泥的粒度≤1mm。