CN1195673C

CN1195673C - 一种节能、减少污染的电石炉原料加工方法

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Publication number: CN1195673C
Application number: CNB001220233A
Authority: CN
Inventors: 许绍良
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-11-08
Filing date: 2000-07-21
Publication date: 2005-04-06
Anticipated expiration: 2020-07-21
Also published as: CN1283586A

Abstract

一种节能、减少污染的电石炉原料加工方法。按照所生产的电石质量，通过将所需的生石灰及碳素原料共同或分别加工成粉末状态，然后再加入适量的水，通过压制或滚动成型的方法制成成型原料，最后再进行加热处理就可以得到在电石炉生产过程中既无污染又可以大幅度节约电能的电石炉用原料。本发明可供电石厂使用，也可供工厂化商业生产电石炉原料使用。

Description

一种节能、减少污染的电石炉原料加工方法

本发明涉及到电石炉生产所用的原料加工方法，属于资源与环境领域。

技术背景：

目前电石行业生产电石所用的生石灰和碳素原料基本上是先将其粉碎成一定粒度的颗粒，然后按照所生产的电石发气量所要求的配合比混合入炉。由于以CaO为主要成份的生石灰块和以C为主要成份的焦碳、块状无烟煤都可以在很高的温度下不软化变形，因此可以顺利排出电石在生产过程中所产生的CO气体，维持生产向生成CaC₂进行，其化学反应方程式如下：

1800～2200℃

因此，现生产过程存在有几个很难解决的问题：

●原料进厂和在加工过程中产生的细小颗粒、粉末不能得到利用；

●生石灰在储存过程中产生的消石灰粉[主要成份是Ca(OH)₂]不能作为原料利用，而且污染环境；

●入炉后碳素原料中的水分蒸发与生石灰反应继续生成消石灰粉随炉气排出，污染环境并增加利用炉气中CO时的难度；

●碳素原料由于与空气直接接触，极易造成氧化燃烧损失，从而增加碳素消耗并降低炉气的利用价值；

●由于碳素原料的电阻较小，因此极易产生支路电流，导致电气参数质量下降、恶化操作条件，最终使得电耗增加。根据有关资料，我国电石单耗是日本的1.1～1.2倍。

正因为上述问题，国内外曾经进行过种种成型原料的生产方法尝试，以便减轻上列缺陷的影响。国内现在仍有将粉末状焦末和消石灰粉用对辊式压球机成型、干燥后入炉的实例。但实践证明这种加工方法的产品入炉后粉化严重，甚至会进一步恶化操作条件、恶化环境。

日本国(日)特许公报昭57-25487公开的“成型原料制法”介绍了一种生产方法。但是其要求的碳素原料要有一定的烃含量(或补入一定的石油焦)，还需要在50～500MPa的高压下生产的成球设备。这使得电石原料的成本提高并且一次投资较大。而且我国大量在用的25MPa对辊式压力成球机也不能使用。

日本技术的主要缺陷在于其商业价值不高。由于其仅仅是将粉碎成粉末状的生石灰和焦炭在高压下成型，所以其成型原料实际上是上述两种原料的混合体，按照其要求的“C/CaO克分子比为2～5”的要求，不可能将CaO完全包裹在含有一定烃含量的碳素原料之内。除非另想办法防止CaO与空气接触并在加工前使碳素原料完全干燥，否则成型原料将会粉化或炸开。但原资料中并没有涉及。因此，这种技术的主要适用范围应当是企业自产自用。

发明的内容：

使用本发明，即可以使上述问题全部迎刃而解。

本发明是这样实现的：

一种电石炉原料的加工方法，其特征是按照重量比为CaO∶C＝1∶(0.4~13)的比例，将生石灰和碳素原料混合粉碎成60目或仅将生石灰粉碎成200目的粉末状态，在加水量按照成型方法所确定的加水量扣除其中碳素原料中所含水量之后所余水分重量为生石灰粉重量的0.4~2.0倍的情况下，在工厂化的专业成型原料生产厂和/或在电石生产厂建立的成型原料生产线上用对辊成型机和/或成球盘制成颗粒状成型原料，然后直接或再经过750℃~1050℃的加热处理后，加入电石炉中使用。

详细的叙述如下：

■关于具体的生产形式和成型方法：

本发明所述的一种电石炉原料加工方法，具体的社会化生产有两种形式：一种是工厂化商业生产，即建立工厂化的专业成型原料生产厂；一种是在电石生产厂建立成型原料生产线，自产自用。

在这两种生产形式中，都可以采用生产型煤使用的对辊成型机和/或成球盘制成颗粒状成型原料的方法进行生产。

■适合于工厂化商业生产的情况：

由于生石灰具有价格低廉、原料易得的优势，因此在工厂化商业生产远距离运输的情况下，会降低企业的效益，也不利于用户就近利用本地资源。在这种情况下，如果使用普通中、低压即≤25MPa的成型机成型或成球盘成型，适合使用CaO∶C＝1∶(3～5)的比例来进行生产。如果使用＞25MPa的中、高压成型机成型，适合使用CaO∶C＝1∶(5～13)的比例来进行生产。

■适合于电石厂自产自用和工厂化生产就地销售的情况：

此时可以按照所生产的电石质量要求，在不考虑加料损耗、不考虑烧损，仅仅考虑副石灰用量来进行足量配制成型原料。按照使用现有电石炉的设备水平及发气量为220-320(L/kg电石)电石质量标准，CaO和C的重量比大约为CaO∶C＝1∶(0.3615-0.5559)。生产的方法以使用成球盘和低压成型设备为好。

■原料的细度要求：

从化学反应动力学角度出发，原料磨细程度愈细，则对加速CaO与C与之间的扩散和化合反应就愈为有利。特别是生石灰，其细度越高，和H₂O的水化反应时间就越短，在规定的工序作业时间内水化反应就进行的越彻底，所产产品的各种性能也越理想。否则将会因为水化没有完全进行而使成型后的产品在成型后粉化。

但是，这将大大增加粉磨工段的工作量和加工能耗。

适宜的磨细程度应当根据设备的能力和消耗进行经济分析。在可能的情况下尽可能磨的更细一些。而采用仅仅把生石灰磨细，比如磨细到200目或者更细的程度，而将碳素原料磨细到60目甚至在3mm以下的颗粒可以不磨直接混合成型，则是一条比较节约又可以达到没有污染的方法。

■加水量的多少和限制：

在成型原料制作过程中加水量的多少是一个至关重要的因素。多了，会使强度下降并降低产品入炉后的热性能；少了，会使成型原料成型后继续水化而成为粉末。对于具有一定配合比的粉状原料，假如其中所含生石灰粉的重量为H，所含碳素原料为T，则适宜的加水数量∑M可以由下列经验公式求出：

∑M＝0.01(Mar-Mar′)T+(0.4-2.0)H

式中：

Mar------是根据物料的粒度由成型设备要求物料的最佳含水量，单位％。其值为8～25。成型设备压力越大，其值越小。

Mar’------碳素原料T中的原有外水份数量，单位％；由实验室求得。

(0.4-2.0)一系数，成型压力高时或H/T比值小时取较小的值。

■成型原料的加热处理方案：

对于成型后的原料进行加热处理，是保证能够以少量的低品位热能消耗节约高品位的电能消耗的必需措施。通过加热，可以将成型过程的游离水蒸发掉，可以将CaO与H₂O反应生成的Ca(OH)₂新分解为CaO和H₂O(↑)，可以将成型原料在干燥过程生成的CaCO₃分解为CaO和CO₂(↑)，从而保证经过加热处理的产品的化学组成与原始的配料化学组成一致。要完成这两种产物的分解，前者需要大于650℃的温度，后者需要大于900℃的温度。

工厂化生产时上述过程可以在出厂前一次完成，加热温度可以用到1050℃或更高，以便缩短过程所需时间。但此时将会象日本技术那样缺乏商业价值，在空气中久储就会由于CaO的吸湿而成为粉末。因此，工厂化生产的加热温度不宜使CaCO₃分解，以tmax＝750℃为好。因为此时仅在外壳上生成的CaCO₃，就成为CaO的良好保护层，可以隔绝其与空气的接触。同时，根据熊谟远著《电石生产工艺学》，将CaCO₃留在炉内分解，对补充碳素原料尚有一些益处。

但是，CaCO₃的分解过程是个吸热过程，如果在炉内进行这种分解，消耗的是高品位的电能。因此，在对电石生产厂建立的成型原料生产线上所生产的成型原料进行加热处理时，应当能够同时将CaCO₃也完成分解。这不但是因为原料加工距离电石炉很近，而且因为电石生产过程中排放出来有大量的物理显热和CO化学热的炉气可以利用。充分利用这一部分炉气的余热来完成成型原料的热处理，可以收到大幅度节约电力和减少污染的双重效益。

当加热炉炉料出口和电石炉炉料入口用一个绝热装置连系为一体时，这样子的余热利用系统具有十分理想的节约与环境效益。根据计算予测，此时的电石电力单耗不会大于2800kwh/t电石，比日本的3000kwh/t电石还要低些。

■防止加热过程炭素原料烧损的最有效方法：

虽然这种成型原料已经在相当大的程度上避免了炭素原料烧损，但是由于加热温度很高，其表层的炭素原料仍然存在烧损的可能。此时最有效的方法是使用由申请人另外申请的一项专利技术“一种复合球状工业型煤”(申请号：98114689.9)采用复合的方法进行二次加工。具体的方法是先用一部分生石灰粉和足量的炭素原料在加入相应水分后先压制或滚动加工成型，然后再用剩下的一部分生石灰粉和相应水分通过滚动成型的方法进行二次加工，复合到初步成型的原料外壳上。其厚厦不应小于1mm。用这种方法制成的成型原料在加热过程中可以不考虑烧损。

■加快生石灰水化析晶的方法：

为了保证整个生产线能够在保证产品质量的前提下连续生产，也为了控制生石灰水化速度能够与其他工艺很好的衔接而不增加过多的管理和设备方面的困难，采用加热到≤100℃的热水并且先和生石灰粉拌合，随即加入炭素原料后成型可以大大加快生石灰粉水化、析出Ca(OH)₂并形成凝聚的晶体结构的全部过程。而且此时得到的产品各项物理指标也较高。特别是当配料中CaO∶C≤1时，其优良的工艺性能更是十分明显。虽然通过加热物料到≤100℃和用中、低压饱和蒸汽也能够达到上述目的，但其技术经济效益显然较差，而且容易污染环境。除非现在已经具备了实施条件。

也就是说，采用下述三种方法中的一种或几种能够加快生石灰的水化反应，完成析出Ca(OH)₂并形成凝聚的晶体结构的全过程：

a、将水以水蒸汽的形式加入；

b、将加入的水预先加热到≤100℃；

c、将物料加热到≤100℃。

■需要补充说明的问题：

●本发明允许将少量的消石灰粉作为一种石灰质原料加入到成型原料中。但其加入的数量一般不应大于生石灰粉重量的30％。

●电石加水生成C₂H₂后产生的电石泥是一种纯度很高的Ca(OH)₂。可以代替生石灰使用。使用的方法应当是先将其经过加热，粉碎使之转变为CaO粉后再用。

●本发明中所说的碳素原料包括了焦炭、焦末及无烟煤等能够作为电石历料的碳质材料。

●在某些以煤质产品作为燃料而且需要其在燃烧过程中具有很高的热性能同时也允许加入至少7％的CaO时，可以沿用本发明的生产方法进行燃料加工。

Claims

1、一种电石炉原料的加工方法，其特征是按照重量比为CaO∶C＝1∶(0.4～13)的比例，将生石灰和碳素原料混合粉碎成60目或仅将生石灰粉碎成200目的粉末状态，在加水量按照成型方法所确定的加水量扣除其中碳素原料中所含水量之后所余水分重量为生石灰粉重量的0.4～2.0倍的情况下，用对辊成型机和/或成球盘制成颗粒状成型原料，然后直接或再经过750℃～1050℃的加热处理后，加入电石炉中使用。

2、根据权利要求1所述的一种的电石原料加工方法，其特征在于采用下述三种方法中的一种或几种时，能够加快生石灰的水化反应完成析出Ca(OH)₂并形成凝聚的晶体结构的全过程：

a、将加入的水预先加热到≤100℃；

b、将水以水蒸汽的形式加入；

c、将物料加热到≤100℃。