CN107189796A - 电石生产用原料的成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了电石生产用原料的成型方法，包括：(1)将半焦、生石灰、煤和粘结剂分别进行粉碎，以便得到半焦粉、生石灰粉、煤粉和粘结剂粉；(2)将所述半焦粉、所述生石灰粉、所述煤粉和所述粘结剂粉分别进行干燥；(3)将干燥后的所述半焦粉、所述生石灰粉、所述煤粉和所述粘结剂粉按照预定比例混合，以便得到混合物料；(4)将所述混合物料进行压制成型，以便得到预备成型原料；(5)将所述预备成型原料进行热解，以便得到所述电石生产用成型原料。采用该方法可以有效制备得到具有良好冷强度、热强度及跌落强度的成型原料，同时为粉状半焦的再利用寻找到了有效的解决方案。

Description

电石生产用原料的成型方法
技术领域
本发明属于化工领域，具体而言，本发明涉及电石生产用原料的成型方法。
背景技术
我国褐煤、长焰煤等低变质程度煤储量丰富，其发热值较低，挥发分含量高，可达30％以上，直接用于燃烧，不但能源利用率低，且对环境造成较大污染。而煤的低温热解(500-800℃)可以得到煤气、焦油及粉状半焦，这种将煤中富含的不同品质组分按照价值大小逐级提炼的方式可大大提高其利用价值。其中，煤的低温热解的低温热解产物中粉状半焦的含量约占15重量，由于粉状半焦利用困难，造成粉状半焦大量积压，不仅污染环境，而且浪费资源。相反，由于半焦具有低灰、低铝、比电阻较大和反应活性较高的特点，比冶金焦块更适合用作电石用焦，是电石生产的重要原料，不仅能提高电石产品质量，同时还能降低能耗和降低电极糊耗量。因此，研究如何将粉状半焦用于电石生产过程具有十分重要的意义。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出电石生产用原料的成型方法，采用该方法可以有效制备得到具有良好的冷强度、热强度及跌落强度的成型原料，该成型原料可适合用于电石生产，为难以利用的粉状半焦提供了合适的使用途径，既节约资源，又保护环境。
根据本发明的一个方面，本发明提出了一种电石生产用原料的成型方法，包括：
(1)将半焦、生石灰、煤和粘结剂分别进行粉碎，以便得到半焦粉、生石灰粉、煤粉和粘结剂粉，其中，所述粘结剂由第一粘结剂和第二粘结剂组成，所述第一粘结剂为选自聚丙烯酰胺、淀粉和糖蜜中的至少一种，所述第二粘结剂为选自腐殖酸、壳聚糖和沥青中的至少一种；
(2)将所述半焦粉、所述生石灰粉、所述煤粉和所述粘结剂粉分别进行干燥；
(3)将干燥后的所述半焦粉、所述生石灰粉、所述煤粉和所述粘结剂粉按照预定比例混合，以便得到混合物料；
(4)将所述混合物料进行压制成型，以便得到预备成型原料；
(5)将所述预备成型原料进行热解，以便得到电石生产用成型原料。
本发明提出的电石生产用原料的成型方法，首先半焦、生石灰、煤和粘结剂粉碎干燥后进行混料，再进行压制成型和热解，最终得到电石生产用成型原料。由此，通过采用本发明上述实施例的电石生产用原料的成型方法可以有效制备得到具有良好的冷强度、热强度及跌落强度的成型原料，该成型原料可适合用于电石生产，为难以利用的粉状半焦提供了合适的使用途径，既节约资源，又保护环境。
另外，根据本发明上述实施例的电石生产用原料的成型方法还可以具有如下附加的技术特征。
在本发明的一些实施例中，所述煤为选自焦煤、肥煤、瘦煤和气煤中的至少一种，优选焦煤和/或肥煤。由此，可以有效制备得到电石生产用成型原料。
在本发明的一些实施例中，所述半焦粉、所述生石灰粉、所述煤粉的粒径分别独立地小于1mm。由此，可以使半焦粉、生石灰粉、煤粉能够混合均匀。
在本发明的一些实施例中，所述半焦粉中小于150微米的颗粒占50重量％以上。由此，可以进一步提高半焦粉在混合物料中分布的均匀性。
在本发明的一些实施例中，所述粘结剂的粒径为小于150微米。由此，可以有效提高粘结剂在混合物料中分布的均匀性。
在本发明的一些实施例中，将干燥后的所述半焦粉、所述生石灰粉、所述煤粉和所述粘结剂粉按照(100)：(130-180)：(10-40)：(5-20)质量比进行所述混合。由此，可以进一步提高制备的电石生产用成型原料的质量。
在本发明的一些实施例中，所述煤粉的用量为所述半焦粉质量的15-30％。由此，可以进一步提高半焦粉的利用率，并减少煤的用量，进而达到节约资源、保护环境的目的。
在本发明的一些实施例中，所述第一粘结剂的用量为所述半焦粉质量的0.5-10％；所述第二粘结剂的用量为所述半焦粉质量的2-10％。由此，可以进一步提高提高压制成型的效率和电石生产用成型原料的强度。
在本发明的一些实施例中，经过所述干燥后的所述半焦粉、所述生石灰粉、所述煤粉和所述粘结剂粉的含水量均小于5重量％。由此，可以有效避免半焦粉、生石灰粉、煤粉和粘结剂粉在混合时发生粘结导致混合不均匀的现象。
在本发明的一些实施例中，所述热解处理是将所述预备成型原料在800-900摄氏度下保温0.5-1小时完成。由此，可以使预备成型原料热解完全，得到电石生产用成型原料。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的电石生产用原料的成型方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
根据本发明的一个方面，本发明提出了一种电石生产用原料的成型方法，包括：
(1)将半焦、生石灰、煤和粘结剂分别进行粉碎，以便得到半焦粉、生石灰粉、煤粉和粘结剂粉，其中，粘结剂由第一粘结剂和第二粘结剂组成，第一粘结剂为选自聚丙烯酰胺、淀粉和糖蜜中的至少一种，第二粘结剂为选自腐殖酸、壳聚糖和沥青中的至少一种；(2)将半焦粉、生石灰粉、煤粉和粘结剂粉分别进行干燥；(3)将干燥后的半焦粉、生石灰粉、煤粉和粘结剂粉按照预定比例混合，以便得到混合物料；(4)将混合物料进行压制成型，以便得到预备成型原料；(5)将预备成型原料进行热解，以便得到电石生产用成型原料。
本发明提出的电石生产用原料的成型方法，首先半焦、生石灰、煤和粘结剂粉碎干燥后进行混料，再进行压制成型和热解，最终得到电石生产用成型原料。由此，通过采用本发明上述实施例的电石生产用原料的成型方法可以有效制备得到具有良好的冷强度、热强度及跌落强度的成型原料，该成型原料可适合用于电石生产，为难以利用的粉状半焦提供了合适的使用途径，既节约资源，又保护环境。
下面参考图1对本发明上述实施例的电石生产用原料的成型方法进行详细描述。
S100：粉碎处理
根据本发明的实施例，将半焦、生石灰、煤和粘结剂分别进行粉碎，以便得到半焦粉、生石灰粉、煤粉和粘结剂粉，其中，粘结剂由第一粘结剂和第二粘结剂组成，第一粘结剂为选自聚丙烯酰胺、淀粉和糖蜜中的至少一种，第二粘结剂为选自腐殖酸、壳聚糖和沥青中的至少一种。
根据本发明的具体实施例，粘结剂由第一粘结剂和第二粘结剂组成，第一粘结剂为选自聚丙烯酰胺、淀粉和糖蜜中的至少一种，第二粘结剂为选自腐殖酸、壳聚糖和沥青中的至少一种。由于半焦和生石灰极性相差很大，因此二者成型比较困难，本发明中通过使用粘结剂可以有效改善二者的成型性。根据本发明的具体实施例，发明人经过大量实验发现，通过选用聚丙烯酰胺、淀粉和糖蜜中的至少一种作为第一粘结剂可以有效增加电石用成型原料的冷强度，通过选用腐殖酸、壳聚糖和沥青中的至少一种作为第二粘结剂可以有效增加电石用成型原料的热强度，因此，通过采用上述两种粘结剂可以达到同时提高成型原料的冷强度和热强度的效果，进而使最终生产的成型原料符合电石生产要求。
根据本发明的具体实施例，半焦可以为低阶煤经热解提质后产生的粉化半焦。粉状半焦利用困难，容易造成大量积压，不仅污染环境，而且浪费资源。采用本发明上述实施例的电石生产用原料的成型方法可以有效地将低阶煤经热解提质后产生的粉化半焦制备成电石生产用成型原料，进而为难以利用的粉状半焦提供了合适的使用途径，既节约资源，又保护环境。
根据本发明的实施例，煤的类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。根据本发明的具体实施例，煤可以为选自焦煤、肥煤、瘦煤和气煤中的至少一种，由此，可以有效制备得到电石生产用成型原料。进一步地，煤可以优选焦煤和/或肥煤，焦煤和肥煤粘性较好，用于制备电石生产用成型原料时有利于半焦和生石灰的结合，可以有效提高后续压制成型的效率，还能进一步提高终产品电石生产用成型原料的热强度。
根据本发明的具体实施例，半焦粉、生石灰粉、煤粉的粒径分别独立地小于1mm。由此，可以使半焦粉、生石灰粉、煤粉能够混合均匀。根据本发明的具体实施例，半焦粉中小于150微米的颗粒占50重量％以上。由此，可以进一步提高半焦粉在混合物料中分布的均匀性。根据本发明的具体实施例，粘结剂的粒径为小于150微米。由此，可以有效提高粘结剂在混合物料中分布的均匀性。
S200：干燥处理
根据本发明的实施例，将半焦粉、生石灰粉、煤粉和粘结剂粉分别进行干燥。
根据本发明的具体实施例，经过干燥后的半焦粉、生石灰粉、煤粉和粘结剂粉的含水量均小于5重量％。由此，可以有效避免半焦粉、生石灰粉、煤粉和粘结剂粉在混合时发生粘结，导致混合不均。
S300：混合处理
根据本发明的实施例，将干燥后的半焦粉、生石灰粉、煤粉和粘结剂粉按照预定比例混合，以便得到混合物料。
根据本发明的具体实施例，将干燥后的半焦粉、生石灰粉、煤粉和粘结剂粉按照(100)：(130-180)：(10-40)：(5-20)质量比进行混合。由此，可以进一步提高制备的电石生产用成型原料的质量，使电石生产用成型原料具有一定的冷强度、热强度和跌落强度。
发明人发现，由于半焦具有低灰、低铝、比电阻较大和反应活性较高的特点，因此比冶金焦块更适合用作电石用焦，不仅能提高电石产品质量，同时还能降低能耗和降低电极糊耗量。然而，半焦极性小，显微硬度大，可塑性差，与极性较强的生石灰成型困难，因此本发明通过加入上述组合粘结剂，可以显著提高成型原料强度。另外，半焦热解后是基本不产生胶质体的，而粘结剂中的有机粘结剂在高温下易分解，因此导致成型原料高温下易粉化，热强度降低。本发明通过选择性加入一定量的粘性煤，例如焦煤和/或肥煤等粘性煤在热解时能产生胶质体，进而可以有效提高成型原料的热强度。
另外，由于粘性煤价格较高，为有效利用粉状半焦并降低生产成本，粘性煤的加入量不宜过多，能满足成型原料质量即可。由此，通过控制煤粉的用量为半焦粉质量的15-30％，既可以使成型原料具有较好的热强度，又能在降低生产成本的基础上使粉状半焦得到有效利用。
根据本发明的具体实施例，第一粘结剂的用量可以为半焦粉质量的0.5-10％，第二粘结剂的用量可以为半焦粉质量的2-10％，由此通过添加上述含量的第一粘结剂和第二粘结剂可以显著提高半焦的成型性，进而在压制成型过程中无需采用很高压力进行压制，降低了对成型设备的要求，更加容易工业化。
根据本发明的具体实施例，优选地，第一粘结剂的用量可以为半焦粉质量的1-3％，第二粘结剂的用量可以为半焦粉质量的5-8％，发明人通过进一步对第一粘结剂和第二粘结剂的用量进行优化，发现采用上述用量可以使得最终制备得到的成型原料具有最佳的冷强度和热强度。具体地，冷强度和热强度均可达到300N以上，并且高度为0.5m时的跌落次数可以达到8次以上。因此通过采用本发明上述实施例的原料配比可以显著提高半焦的成型性、成型效率以及电石生产用成型原料的强度，进而制备得到满足电石生产要求的成型原料。
根据本发明的具体实施例，将干燥后的半焦粉、生石灰粉、煤粉和粘结剂粉按照上述比例进行混合，以便得到混合物料。根据本发明的具体示例，通过预先将上述各原料进行粉碎和干燥，可以显著提高各物料的混合均匀度和混合效率，具体地，混料时间控制在6-10分钟即可。
S400：压制成型处理
根据本发明的实施例，将混合物料进行压制成型，以便得到预备成型原料。
根据本发明的实施例，本发明通过在半焦和生石灰中添加了粉煤和粘结剂，显著提高成型原料的冷热强度，最重要的是显著提高了半焦的成型性，进而为目前利用困难、大量积压的粉状半焦寻找到了有效利用途径。根据本发明的具体实施例，由于采用本发明上述实施例的原料配方，显著提高了半焦的成型性，进而在压制成型过程中无需采用很高压力进行压制，降低了对成型设备的要求。具体地，本发明压制成型处理的设备可以选用对辊成型机即可完成半焦的成型，因此更加容易工业化生产。
S500：热解处理
根据本发明的实施例，将预备成型原料进行热解，以便得到电石生产用成型原料。由于成型原料中配入一定量煤粉，若直接用于电石生产，高温下产生较多可燃低沸点有机物，会给电石生产带来危险。由此，通过采用热解处理既能得到一部分热解气，又能得到适用于电石生产的成型原料。
根据本发明的具体实施例，热解处理是将预备成型原料在800-900摄氏度下保温0.5-1小时完成。由此，可以使预备成型原料热解完全，得到电石生产用成型原料。
实施例1
把港原半焦、生石灰、外蒙煤碎至1mm以下，其中半焦粉碎至小于100目的颗粒大于55％；把聚丙烯酰胺和高温沥青粉碎至100目以下(小于100目颗粒大于70％)，所有原料在105℃烘干(水分含量小于5％)。称取港原半焦1600g，生石灰2800g，外蒙煤320g，聚丙烯酰胺50g，高温沥青150g，放入混料机混合均匀，用压球机压制成球，并在900℃保温0.5h进行热解，测量其冷强度、热强度及跌落强度，见表1。
表1成型原料强度
项目 冷强度(牛/个) 热解后强度(牛/个) 跌落次数(0.5m)
实施例1 482 316 9.2
实施例2
把港原半焦、生石灰、六矿煤碎至1mm以下，其中半焦粉碎至小于100目的颗粒大于55％；把淀粉和腐殖酸粉碎至100目以下(小于100目颗粒大于70％)，所有原料在105℃烘干(水分含量小于5％)。称取港原半焦1600g，生石灰2800g，外蒙煤320g，淀粉50g，腐殖酸150g，放入混料机混合均匀，用压球机压制成球，并在900℃保温0.5h进行热解，测量其冷强度、热强度及跌落强度，见表2。
表2成型原料强度
项目 冷强度(牛/个) 热解后强度(牛/个) 跌落次数(0.5m)
实施例2 432 305 8.7
实施例3
把港原半焦、生石灰、焦煤碎至1mm以下，其中半焦粉碎至小于100目的颗粒大于55％；把聚丙烯酰胺、淀粉和高温沥青粉碎至100目以下(小于100目颗粒大于70％)，所有原料在105℃烘干(水分含量小于5％)。称取港原半焦1600g，生石灰2800g，外蒙煤320g，聚丙烯酰胺30g，淀粉30g，高温沥青150g，放入混料机混合均匀，用压球机压制成球，并在900℃保温0.5h进行热解，测量其冷强度、热强度及跌落强度，见表3。
表3成型原料强度
项目 冷强度(牛/个) 热解后强度(牛/个) 跌落次数(0.5m)
实施例3 620 678 9.5
实施例4
把港原半焦、生石灰、褐煤碎至1mm以下，其中半焦粉碎至小于100目的颗粒大于55％；把聚丙烯酰胺、淀粉和壳聚糖粉碎至100目以下(小于100目颗粒大于70％)，所有原料在105℃烘干(水分含量小于5％)。称取港原半焦1600g，生石灰2800g，外蒙煤320g，聚丙烯酰胺30g，淀粉30g，壳聚糖150g，放入混料机混合均匀，用压球机压制成球，并在900℃保温0.5h进行热解，测量其冷强度、热强度及跌落强度，见表4。
表4成型原料强度
项目 冷强度(牛/个) 热解后强度(牛/个) 跌落次数(0.5m)
实施例4 662 308 8.1
由以上几个实施例可以得出以下结论，通过采用本发明实施例的电石生产用原料的成型方法，可以有效制备得到具有良好的冷强度、热强度及跌落强度的成型原料，且冷强度均在400牛以上，热解后的成型原料的强度均在300牛以上，跌落次数均在8次以上，均能满足电石生产的要求。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电石生产用原料的成型方法，其特征在于，包括：
(1)将半焦、生石灰、煤和粘结剂分别进行粉碎，以便得到半焦粉、生石灰粉、煤粉和粘结剂粉，其中，所述粘结剂由第一粘结剂和第二粘结剂组成，所述第一粘结剂为选自聚丙烯酰胺、淀粉和糖蜜中的至少一种，所述第二粘结剂为选自腐殖酸、壳聚糖和沥青中的至少一种；
(2)将所述半焦粉、所述生石灰粉、所述煤粉和所述粘结剂粉分别进行干燥；
(3)将干燥后的所述半焦粉、所述生石灰粉、所述煤粉和所述粘结剂粉按照预定比例混合，以便得到混合物料；
(4)将所述混合物料进行压制成型，以便得到预备成型原料；
(5)将所述预备成型原料进行热解，以便得到电石生产用成型原料。
2.根据权利要求1所述的电石生产用原料的成型方法，其特征在于，所述煤为选自焦煤、肥煤、瘦煤和气煤中的至少一种，优选焦煤和/或肥煤。
3.根据权利要求1所述的电石生产用原料的成型方法，其特征在于，所述半焦粉、所述生石灰粉、所述煤粉的粒径分别独立地小于1mm。
4.根据权利要求3所述的电石生产用原料的成型方法，其特征在于，所述半焦粉中小于150微米的颗粒占50重量％以上。
5.根据权利要求1所述的电石生产用原料的成型方法，其特征在于，所述粘结剂的粒径为小于150微米。
6.根据权利要求1所述的电石生产用原料的成型方法，其特征在于，将干燥后的所述半焦粉、所述生石灰粉、所述煤粉和所述粘结剂粉按照(100)：(130-180)：(10-40)：(5-20)质量比进行所述混合。
7.根据权利要求5所述的电石生产用原料的成型方法，其特征在于，所述煤粉的用量为所述半焦粉质量的15-30％。
8.根据权利要求7所述的电石生产用原料的成型方法，其特征在于，所述第一粘结剂的用量为所述半焦粉质量的0.5-10％；所述第二粘结剂的用量为所述半焦粉质量的2-10％。
9.根据权利要求1所述的电石生产用原料的成型方法，其特征在于，经过所述干燥后的所述半焦粉、所述生石灰粉、所述煤粉和所述粘结剂粉的含水量均小于5重量％。
10.根据权利要求1所述的电石生产用原料的成型方法，其特征在于，所述热解处理是将所述预备成型原料在800-900摄氏度下保温0.5-1h小时完成。
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