本發(fā)明屬于電石的制備領(lǐng)域，具體涉及一種制備電石的方法。
背景技術(shù)：
電石作為一種重要的化工原料，主要用于生產(chǎn)乙炔和乙炔基化工產(chǎn)品，曾被譽(yù)為“有機(jī)合成工業(yè)之母”。從我國(guó)能源分布上考慮，“富煤、貧油、少氣”是我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的典型特征，煤炭是我國(guó)的主要能源，約占一次能源的70％，因此，電石生產(chǎn)對(duì)于工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展意義重大。
傳統(tǒng)電石生產(chǎn)主要采用電熱法，即以塊狀生石灰和塊狀焦炭為原料，在電石爐內(nèi)由電弧加熱到2000攝氏度以上按方程CaO+3C＝CaC2+CO高溫冶煉生產(chǎn)電石。從對(duì)碳素原料的要求考慮，傳統(tǒng)電石生產(chǎn)工藝主要存在以下缺陷：(1)要求碳素材料的粒度在5-30mm、固定碳含量>84％、灰分<15％，能夠滿(mǎn)足這些要求的只有焦炭、半焦、石油焦以及一些優(yōu)質(zhì)無(wú)煙煤，而這些原料儲(chǔ)量十分有限，價(jià)格不菲；(2)在原料破碎過(guò)程中會(huì)伴有15-20％的原料由于粒度小于5mm而被廢棄，造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)；(3)電石生產(chǎn)中主要采用塊狀碳素原料和石灰，傳質(zhì)和傳熱效率低，反應(yīng)速率較低，電石冶煉爐熱效率僅為50％左右，電耗高達(dá)3250kWh/t電石左右?？梢?jiàn)，碳素原料的質(zhì)量直接影響電石的產(chǎn)量、質(zhì)量、電力單耗和成本等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
從原煤的性質(zhì)考慮，原煤中含有灰、硫及其他少量礦物質(zhì)。大部分原煤的灰分都高于電石原料的灰分要求上限，需對(duì)原煤進(jìn)行分選脫灰處理。按分選介質(zhì)的不同可分為濕法分選和干法分選兩大類(lèi)，濕法分選過(guò)程中煤與水充分接觸，增大選煤產(chǎn)品水分和后續(xù)碳素原料的脫水能耗；而常用的干法分選采用常溫空氣作為分選介質(zhì)，原煤的表面水分增加了顆粒之間的接觸粘附幾率，導(dǎo)致實(shí)際分選效果變差。另外，近年來(lái)，隨著煤炭機(jī)械化開(kāi)采程度的提高，原煤在開(kāi)采過(guò)程中的粉煤含量占到40-60％，硬度較差的低階煤甚至占到70％左右，這顯然與傳統(tǒng)的電石生產(chǎn)工藝要求碳素原料的粒度大于5mm是相悖的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決傳統(tǒng)電石生產(chǎn)工藝對(duì)原料要求苛刻、高耗能、高污染、低效益等缺點(diǎn)，拓寬電石碳基原料的范圍，本發(fā)明提出了一種新的電石制備工藝。
本發(fā)明提供的制備電石的方法包括如下步驟：
準(zhǔn)備低階煤粉、液化殘?jiān)酆褪曳郏?/p>
將所述低階煤粉、所述液化殘?jiān)酆退鍪曳刍旌暇鶆颍賶褐瞥尚?，制備型球；所述低階煤粉與所述液化殘?jiān)鄣馁|(zhì)量比為6:4-9:1；
將所述型球進(jìn)行干餾，制備活性球團(tuán)、焦油和煤氣；
將所述活性球團(tuán)進(jìn)行冶煉，制備電石。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述低階煤粉與所述液化殘?jiān)鄣馁|(zhì)量比7:3-8:2。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，采用保溫輸送的方法將所述活性球團(tuán)從干餾裝置送到電石冶煉裝置。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述低階煤粉的粒徑≤0.15mm。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述液化殘?jiān)鄣牧健?.15mm。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述石灰粉的粒徑≤3mm。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，在600-950℃的溫度下對(duì)所述型球進(jìn)行干餾。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，在17-22MPa的壓力下制備所述型球。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，在溫度≥1700℃的條件下冶煉所述活性球團(tuán)，制備電石。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述低階煤粉和所述液化殘?jiān)鄣目偭颗c所述石灰粉的質(zhì)量比為0.7:1-1.1:1。
本發(fā)明將液化殘?jiān)c低階煤和石灰石混合后制備型球，再用型球制備電石，利用了液化殘?jiān)恼辰Y(jié)性，解決了液化殘?jiān)幚碣M(fèi)用高、低階粉煤與石灰粉成型后球團(tuán)強(qiáng)度低，干餾過(guò)程中易粉化的問(wèn)題。
本發(fā)明將干餾和電石冶煉等工藝耦合，解決了傳統(tǒng)電石生產(chǎn)工藝對(duì)原料要求苛刻、高耗能、高污染、低效益等缺點(diǎn)，拓寬了電石碳基原料的范圍，降低了電石的生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品的附加值。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種制備電石的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
下面具體說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例，以更明晰地闡述本發(fā)明。顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
如圖1所示，本發(fā)明提供的制備電石的方法包括如下步驟：
準(zhǔn)備低階煤粉、液化殘?jiān)酆褪曳郏?/p>
將低階煤粉、液化殘?jiān)酆褪曳刍旌暇鶆?，再壓制成型，制備型球?/p>
將型球進(jìn)行干餾，制備活性球團(tuán)、焦油和煤氣；
將活性球團(tuán)進(jìn)行冶煉，制備電石。
液化殘?jiān)敲杭託湟夯^(guò)程中產(chǎn)生的一種高炭、高灰、高硫的副產(chǎn)物，其粘結(jié)性也非常高，但難以處理。煤液化殘?jiān)牧空嫉皆厦旱目傎|(zhì)量的30％左右，其中殘?jiān)亢扛哌_(dá)50-70％，其有效利用不僅可以解決環(huán)境污染，而且將對(duì)煤液化過(guò)程中的熱效率和經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生很大的影響。
低階煤粘結(jié)性很差，低階煤和石灰石制得的型球的強(qiáng)度也不高，在電石冶煉過(guò)程中容易碎裂，影響電石的得率。
本發(fā)明將液化殘?jiān)c低階煤和石灰石混合后制備型球，再用型球制備電石，利用了液化殘?jiān)恼辰Y(jié)性，解決了液化殘?jiān)幚碣M(fèi)用高、低階粉煤與石灰粉成型后球團(tuán)強(qiáng)度低，干餾過(guò)程中易粉化的問(wèn)題。
低階煤粉與液化殘?jiān)鄣馁|(zhì)量比為6:4-9:1。此比例過(guò)大或過(guò)小，制得的型球的強(qiáng)度都不太好。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，低階煤粉與液化殘?jiān)鄣淖罴驯壤秊?:3-8:2。
低階煤粉和液化殘?jiān)目偭颗c石灰粉的質(zhì)量比不需要特別限定，經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，其質(zhì)量比為0.7:1-1.1:1時(shí)，制得的型球的強(qiáng)度較好，且電石的質(zhì)量好。
低階煤粉、液化殘?jiān)奂笆曳鄣牧讲⒉恍枰貏e限定，但其粒徑越小，越容易混合均勻，因此制得的型球的強(qiáng)度越好。此外，低階煤粉、液化殘?jiān)奂笆曳鄣牧皆叫?，冶煉電石的效果越好。本發(fā)明中，低階煤和液化殘?jiān)鄣牧絻?yōu)選≤0.15mm，石灰粉的粒徑優(yōu)選≤3mm。
型球干餾的溫度也不需要特別限定。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在600-950℃的溫度下對(duì)型球進(jìn)行干餾，干餾的效果好且不浪費(fèi)熱能。
低階煤粉、液化殘?jiān)酆褪曳刍旌虾蟪尚偷膲毫σ膊挥锰貏e限定，只要能將其壓制成型即可。若成型壓力越大，制得的型球的強(qiáng)度越好，在冶煉電石的過(guò)程中越不容易破碎。但成型壓力太大，對(duì)成型設(shè)備的磨損較大，且能耗也大。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，成型壓力在17-22MPa即可滿(mǎn)足要求。
冶煉電石的溫度也不需要特別限定，只要能使活性球團(tuán)反應(yīng)，制得電石即可。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，電石的冶煉溫度≥1700℃，活性球團(tuán)的反應(yīng)就比較好，制得的電石的質(zhì)量也比較好。當(dāng)然，冶煉溫度也不能無(wú)限高，浪費(fèi)熱能。
型球干餾后，剩下的活性球團(tuán)熱量很高，可采用保溫輸送的方法將其從干餾裝置運(yùn)送至電石冶煉裝置，降低系統(tǒng)的能耗。
下面參考具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。下述實(shí)施例中所取工藝條件數(shù)值均為示例性的，其可取數(shù)值范圍如前述發(fā)明內(nèi)容中所示。下述實(shí)施例所用的檢測(cè)方法均為本行業(yè)常規(guī)的檢測(cè)方法。
下列具體實(shí)施例中，均按重量份數(shù)稱(chēng)取所用原料，每份重量一致。下述實(shí)施例中型球和活性球團(tuán)的冷壓強(qiáng)度按工業(yè)型煤冷壓強(qiáng)度測(cè)試方法(MT/T 748-1997)進(jìn)行測(cè)試，機(jī)械強(qiáng)度按煤的機(jī)械強(qiáng)度測(cè)試方法(GB/T15458-1995)進(jìn)行測(cè)試。
實(shí)施例1
準(zhǔn)備原料：將褐煤、液化殘?jiān)褪沂扑椋x取粒徑≤0.15mm的煤粉和液化殘?jiān)?，選取粒徑≤3mm的石灰粉。
混合：取8份煤粉、2份液化殘?jiān)酆?4.3份石灰粉，將其混合均勻。
成型：在22MPa的壓力下，將混合均勻的煤粉、液化殘?jiān)酆褪曳蹓褐瞥尚停瞥尚颓颉?/p>
干餾：在900℃下對(duì)制得的型球進(jìn)行干餾，制得活性球團(tuán)、焦油和煤氣。
電石冶煉：在1700℃下將所述活性球團(tuán)進(jìn)行冶煉，制備電石。
檢測(cè)型球和活性球團(tuán)的機(jī)械強(qiáng)度和冷壓強(qiáng)度，其結(jié)果如表1所示。干餾產(chǎn)物的產(chǎn)率及電石的發(fā)氣量見(jiàn)表2。
實(shí)施例2
準(zhǔn)備原料：將褐煤、液化殘?jiān)褪沂扑?，選取粒徑≤0.1mm的煤粉和液化殘?jiān)?，選取粒徑≤2mm的石灰粉。
混合：取9份煤粉、1份液化殘?jiān)酆?份石灰粉，將其混合均勻。
成型：在17MPa的壓力下，將混合均勻的煤粉、液化殘?jiān)酆褪曳蹓褐瞥尚?，制成型球?/p>
干餾：在600℃下對(duì)制得的型球進(jìn)行干餾，制得活性球團(tuán)、焦油和煤氣。
電石冶煉：在1900℃下將所述活性球團(tuán)進(jìn)行冶煉，制備電石。
檢測(cè)型球和活性球團(tuán)的機(jī)械強(qiáng)度和冷壓強(qiáng)度，其結(jié)果如表1所示。干餾產(chǎn)物的產(chǎn)率及電石的發(fā)氣量見(jiàn)表2。
實(shí)施例3
準(zhǔn)備原料：將長(zhǎng)焰煤、液化殘?jiān)褪沂扑?，選取粒徑≤0.12mm的煤粉和液化殘?jiān)?，選取粒徑≤2.5mm的石灰粉。
混合：取7份煤粉、3份液化殘?jiān)酆?0份石灰粉，將其混合均勻。
成型：在20MPa的壓力下，將混合均勻的煤粉、液化殘?jiān)酆褪曳蹓褐瞥尚?，制成型球?/p>
干餾：在850℃下對(duì)制得的型球進(jìn)行干餾，制得活性球團(tuán)、焦油和煤氣。
電石冶煉：在2000℃下將所述活性球團(tuán)進(jìn)行冶煉，制備電石。
檢測(cè)型球和活性球團(tuán)的機(jī)械強(qiáng)度和冷壓強(qiáng)度，其結(jié)果如表1所示。干餾產(chǎn)物的產(chǎn)率及電石的發(fā)氣量見(jiàn)表2。
實(shí)施例4
準(zhǔn)備原料：將長(zhǎng)焰煤、液化殘?jiān)褪沂扑?，選取粒徑≤0.08mm的煤粉和液化殘?jiān)郏x取粒徑≤1.5mm的石灰粉。
混合：取6份煤粉、4份液化殘?jiān)酆?2.5份石灰粉，將其混合均勻。
成型：在19MPa的壓力下，將混合均勻的煤粉、液化殘?jiān)酆褪曳蹓褐瞥尚?，制成型球?/p>
干餾：在950℃下對(duì)制得的型球進(jìn)行干餾，制得活性球團(tuán)、焦油和煤氣。
電石冶煉：在1800℃下將所述活性球團(tuán)進(jìn)行冶煉，制備電石。
檢測(cè)型球和活性球團(tuán)的機(jī)械強(qiáng)度和冷壓強(qiáng)度，其結(jié)果如表1所示。干餾產(chǎn)物的產(chǎn)率及電石的發(fā)氣量見(jiàn)表2。
表1型球和活性球團(tuán)的強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果
表2干餾產(chǎn)物產(chǎn)率(收到基)及電石發(fā)氣量
從表1可知，本發(fā)明所列舉的實(shí)施例制備出的型球的機(jī)械強(qiáng)度均大于85％，冷壓強(qiáng)度均大于520N/個(gè)；制得的活性球團(tuán)的機(jī)械強(qiáng)度均大于80％，冷壓強(qiáng)度均大于530N/個(gè)。由此可見(jiàn)，按照本發(fā)明提供的方法制備出的型球和活性球團(tuán)強(qiáng)度好，便于運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用。
從表2可知，采用低階煤、液化殘?jiān)褪沂苽涑龅幕钚郧驁F(tuán)產(chǎn)率較高，由其制得的電石的發(fā)氣量也比較大。
綜上，本發(fā)明將液化殘?jiān)c低階煤和石灰石混合后制備型球，再用型球制備電石，利用了液化殘?jiān)恼辰Y(jié)性，解決了液化殘?jiān)幚碣M(fèi)用高、低階粉煤與石灰粉成型后球團(tuán)強(qiáng)度低，干餾過(guò)程中易粉化的問(wèn)題。
本發(fā)明將干餾和電石冶煉等工藝耦合，解決了傳統(tǒng)電石生產(chǎn)工藝對(duì)原料要求苛刻、高耗能、高污染、低效益等缺點(diǎn)，拓寬了電石碳基原料的范圍，降低了電石的生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品的附加值。
再次說(shuō)明，以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專(zhuān)利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，例如各實(shí)施例之間技術(shù)特征的相互結(jié)合，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍內(nèi)。