一种利用电石渣与褐煤制备电石冶炼球团的系统和方法与流程

本发明涉及电石制备领域，具体涉及一种利用电石渣与褐煤制备电石冶炼球团的系统和方法。

背景技术：

目前，电石行业整体面临能耗较高、安全环保水平低、自动化程度低三大难题。加强科技创新、加快技术改造、提升工艺装备水平，将成为电石行业解决上述三大难题的必然选择。电石行业市场竞争比较激烈，环保标准也越来越严格，导致企业面临严峻的挑战。《电石行业准入条件》(2014年修订)指出，电石炉尾气必须百分之百进行回收和综合利用，鼓励用于生产高附加值的化工产品。从而推动电石行业尾气及固废的利用，提高节能环保的水平。

在使用电石制备乙炔或聚氯乙烯的过程中，会产生大量的电石渣。电石渣浆的含水量较高，碱性较大，是污水管网的重点污染源。电石渣的主要成分是ca(oh)2，在高温下可分解为cao，该钙基粉体经处理后可用于生产电石。电石渣若不及时处理，长期堆积不但占用大量土地，还会对土地造成严重的侵蚀。因此，国家环境保护部已将电石渣纳入第ⅱ类一般工业固体废物，要求进行管理。

电石渣的处理不仅需要花费大量的人力物力，还会导致资源的浪费。目前，电石渣的处理主要用于生产水泥等建筑材料，还可以用于生产生石灰等普通的化工产品，或是制备纳米碳酸钙等高端产品。但是，由于其产品附加值较低，会限制其大规模的应用。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明旨在提供一种利用电石渣与褐煤制备电石冶炼球团的系统和方法。本发明通过将电石渣沉淀脱水并煅烧，能够形成生石灰(cao)，并与褐煤混合热解制备半焦，半焦与粘结剂经热压成型，得到电石冶炼球团，该电石冶炼球团经还原冶炼后即可得到高品质电石。本发明解决了电石渣的再利用问题，同时利用煅烧电石渣的热量对褐煤进行脱水干燥处理，节约了能耗。

本发明提供了一种利用电石渣与褐煤制备电石冶炼球团的系统，包括电石渣进料单元、褐煤进料单元、热解单元、粘结剂进料单元、混合单元、热压成型单元。

所述电石渣进料单元包括电石渣提纯装置和转底炉。所述电石渣提纯装置具有电石渣浆入口、电石渣出口，所述转底炉包括电石渣入口、煅烧电石渣出口，所述转底炉的电石渣入口与所述电石渣提纯装置的电石渣出口连接。

所述热解单元包括煅烧电石渣入口、褐煤入口、半焦出口。所述煅烧电石渣入口与所述转底炉的煅烧电石渣出口连接，所述褐煤入口与所述褐煤进料单元的褐煤出口连接。

所述混合单元包括半焦入口、粘结剂入口、混合物料出口。所述半焦入口与所述热解单元的半焦出口连接，所述粘结剂入口与所述粘结剂进料单元的粘结剂出口连接。

所述热压成型单元具有混合物料入口、电石冶炼球团出口。所述混合物料入口与所述混合单元的混合物料出口连接。

进一步的，所述褐煤进料单元包括第一料仓和第一进料螺旋。所述第一进料螺旋用于连接所述第一料仓和所述热解单元。

所述粘结剂进料单元包括第二料仓和第二进料螺旋。所述第二进料螺旋用于连接所述第二料仓和所述混合单元。

优选的，所述热解单元为回转窑热解炉。

本发明还提供了一种利用上述系统制备电石冶炼球团的方法，包括：

将电石渣浆送入电石渣提纯装置中进行沉淀脱水处理，得到电石渣，所述电石渣经煅烧，得到煅烧电石渣；

将褐煤和所述煅烧电石渣送入热解单元中，经热解反应，得到半焦；

将粘结剂、所述半焦、所述煅烧电石渣混合，得到混合物料；

所述混合物料经热压成型处理，得到电石冶炼球团。

上述制备电石冶炼球团的方法中，所述粘结剂的组成为：15～25重量份的氯化石蜡、5～10重量份的聚四氟乙烯、70～80重量份的木质素磺酸钠。

进一步的，所述混合物料中，所述半焦、煅烧电石渣、粘结剂的质量比为1：(1.1～1.5)：(0.125～0.25)。

作为本发明实施例的优选方案，控制所述煅烧过程的温度为900～1400℃。

进一步的，控制所述热解单元中，所述煅烧电石渣与所述褐煤的进料质量比为1.5～2：1。

作为本发明实施例的优选方案，控制所述热压成型处理过程的压力为12～20mpa。

作为本发明实施例的优选方案，所述电石渣的粒度≤0.15mm；所述褐煤的粒度≤3mm。

本发明提出的利用电石渣和褐煤制备电石冶炼球团的系统和方法，工艺流程比较简单。并且，电石渣作为电石、化工、冶金企业的工业副产品，重新用于生产电石，实现了变废为宝的目的，同时节约了生产成本。电石渣煅烧后得到的煅烧电石渣温度较高，可用于对褐煤进行干燥脱水处理，并为后续的热解反应提供热量，用于制备半焦，很大程度上节约了热解过程的能耗。同时，电石渣煅烧过程产生的生石灰，对于热解反应具有催化作用，能够产生更多的co、h2等气体，具有更高的经济价值。

本发明可以实现廉价原料的综合利用，经济效益较高，能耗较低。

附图说明

图1为本发明利用电石渣与褐煤制备电石冶炼球团的系统示意图。

图2为本发明利用图1所示的系统制备电石冶炼球团的方法流程示意图。

附图中的附图标记如下：

1、电石渣提纯装置；2、转底炉；3、煅烧电石渣进料螺旋；4、第一料仓；5、第一进料螺旋；6、回转窑热解炉；7、第二料仓；8、第二进料螺旋；9、混料装置；10、热压成型装置。

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以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。

本发明提供的利用电石渣与褐煤制备电石冶炼球团的系统，包括电石渣进料单元、褐煤进料单元、热解单元、粘结剂进料单元、混合单元、热压成型单元。

如图1所示，电石渣进料单元包括电石渣提纯装置1和转底炉2。进一步的，电石渣进料单元还包括煅烧电石渣进料螺旋3。褐煤进料单元包括第一料仓4和第一进料螺旋5。热解单元包括回转窑热解炉6。粘结剂进料单元包括第二料仓7和第二进料螺旋8。混合单元包括混料装置9。热压成型单元包括热压成型装置10。

电石渣进料单元包括电石渣提纯装置1和转底炉2。电石渣提纯装置1用于对电石渣浆进行沉淀脱水处理，得到电石渣。其具有电石渣浆入口、电石渣出口。转底炉2用于接收由电石渣提纯装置1送入的电石渣，并进行煅烧，得到煅烧电石渣。其具有电石渣入口、煅烧电石渣出口。并且，转底炉2的电石渣入口与电石渣提纯装置1的电石渣出口连接。

褐煤进料单元包括第一料仓4和第一进料螺旋5。其中，第一料仓4用于存储褐煤，并设置有褐煤出口。

热解单元用于接收由转底炉2送入的煅烧电石渣，同时向其中送入褐煤，煅烧电石渣和褐煤经热解反应得到半焦。热解单元包括煅烧电石渣入口、褐煤入口、半焦出口。其中，煅烧电石渣入口与转底炉2的煅烧电石渣出口连接，褐煤入口与第一料仓4的褐煤出口通过第一进料螺旋5连接。即，第一进料螺旋5连接了第一料仓4和热解单元。本发明实施例中，热解单元选用回转窑热解炉6。

粘结剂进料单元包括第二料仓7和第二进料螺旋8。其中，第二料仓用于存储粘结剂，并设置有粘结剂出口。

混合单元用于均匀混合半焦与煅烧电石渣的混合物，以及粘结剂，得到混合物料。混合单元包括半焦入口、粘结剂入口、混合物料出口。其中，半焦入口与热解单元的半焦出口连接，粘结剂入口与第二料仓7的粘结剂出口通过第二进料螺旋8连接。即，第二进料螺旋8连接了第二料仓7和混合单元。本发明实施例中，混合单元选用混料装置9。

热压成型单元用于接收由混合单元送入的混合物料，经热压成型处理，得到电石冶炼球团。其具有混合物料入口、电石冶炼球团出口。并且，混合物料入口与混合单元的混合物料出口连接。本发明实施例中，选用热压成型装置10。优选的，选用对辊成型压球机。

如图2所示，为本发明根据图1所示的系统，利用电石渣与褐煤制备电石冶炼球团的方法流程示意图。

本发明的方法包括如下步骤：

(1)制备煅烧电石渣

将电石渣浆送入电石渣提纯装置1中，电石渣浆经沉淀脱水处理，得到电石渣。并且，电石渣的粒度≤0.15mm。然后，将电石渣送入转底炉2中进行煅烧，得到煅烧电石渣。本发明中，控制煅烧过程的温度为900～1400℃。

电石渣的主要成分是ca(oh)2，在高温下经煅烧可分解为cao(生石灰)，作为制备电石冶炼球团的钙基原料。即，本发明中煅烧电石渣的主要成分为生石灰。

(2)煅烧电石渣和褐煤制备半焦

将第一料仓4中存储的褐煤经第一进料螺旋5送入热解单元中。将转底炉2中得到的煅烧电石渣经由煅烧电石渣出口送入热解单元中。本发明中，控制煅烧电石渣与褐煤的进料质量比为1.5～2：1。煅烧电石渣与褐煤接触传热，利用煅烧电石渣的热量能够对褐煤进行脱水干燥处理，二者混合后的温度为450～650℃。在该温度条件下，褐煤在热解单元中发生热解反应，得到半焦和热解油气。本发明中，热解单元选用回转窑热解炉6。

本发明选用的褐煤的粒度≤3mm。褐煤的含水量≥40wt％(wt％为质量百分比)。

(3)加入粘结剂

半焦和煅烧电石渣的混合物经由半焦入口送入混合单元中。并且，经由粘结剂入口向混合单元中送入粘结剂。本发明中，控制半焦、煅烧电石渣、粘结剂的质量配比为1：(1.1～1.5)：(0.125～0.25)，三者在混合单元中混合，得到混合物料。本发明中，混合单元选用混料装置9。

本发明选用的粘结剂的组成为：15～25重量份的氯化石蜡、5～10重量份的聚四氟乙烯、70～80重量份的木质素磺酸钠。其中，氯化石蜡、聚四氟乙烯、木质素磺酸钠三种物料的总重量份数为一百。并且，氯化石蜡、聚四氟乙烯、木质素磺酸钠的粒度均≤0.15mm。

(4)制备电石冶炼球团

上述混合物料送入热压成型单元中，在12～20mpa的压力下进行热压成型处理，得到电石冶炼球团。本发明中，采用热压成型装置10。

实施例1

电石渣浆经电石渣提纯装置沉淀脱水后，送入1200℃的转底炉中进行煅烧，得到煅烧电石渣，并经由煅烧电石渣进料螺旋送入回转窑热解炉中。将粒径小于3mm的褐煤送入第一料仓中，并经由第一进料螺旋送入回转窑热解炉中。煅烧电石渣和褐煤的进料质量比为1.5：1。褐煤与煅烧电石渣接触传热，二者混合后的温度为600℃，经热解反应得到半焦。半焦、煅烧电石渣、以及经由第二料仓送入的粘结剂在混料装置中混合搅拌10min，得到混合物料。其中，半焦、煅烧电石渣、粘结剂的质量比为1：1.5：0.125。然后，将混合物料送入对辊成型压球机中压制成型，将对辊成型压球机的压力设定为12mpa，得到电石冶炼球团。

本实施例中，粘结剂的制备方法为：取20重量份的氯化石蜡、10重量份的聚四氟乙烯、70重量份的木质素磺酸钠，将该三种原料放入混料机中均匀搅拌混合，即得到该粘结剂。

本实施例制备的电石冶炼球团，在热解前的平均抗压强度为465n/个，热解后的平均抗压强度为328n/个。

实施例2

电石渣浆经电石渣提纯装置沉淀脱水后，送入900℃的转底炉中进行煅烧，得到煅烧电石渣，并经由煅烧电石渣进料螺旋送入回转窑热解炉中。将粒径小于3mm的褐煤送入第一料仓中，并经由第一进料螺旋送入回转窑热解炉中。煅烧电石渣和褐煤的进料质量比为1.5：1。褐煤与煅烧电石渣接触传热，二者混合后的温度为450℃，经热解反应得到半焦。半焦、煅烧电石渣、以及经由第二料仓送入的粘结剂在混料装置中混合搅拌10min，得到混合物料。其中，半焦、煅烧电石渣、粘结剂的质量比为1：1.5：0.15。然后，将混合物料送入对辊成型压球机中压制成型，将对辊成型压球机的压力设定为15mpa，得到电石冶炼球团。

本实施例中，粘结剂的制备方法为：取25重量份的氯化石蜡、5重量份的聚四氟乙烯、70重量份的木质素磺酸钠，将该三种原料放入混料机中均匀搅拌混合，即得到该粘结剂。

本实施例制备的电石冶炼球团，在热解前的平均抗压强度为486n/个，热解后的平均抗压强度为395n/个。

实施例3

电石渣浆经电石渣提纯装置沉淀脱水后，送入1000℃的转底炉中进行煅烧，得到煅烧电石渣，并经由煅烧电石渣进料螺旋送入回转窑热解炉中。将粒径小于3mm的褐煤送入第一料仓中，并经由第一进料螺旋送入回转窑热解炉中。煅烧电石渣和褐煤的进料质量比为1.8：1。褐煤与煅烧电石渣接触传热，二者混合后的温度为600℃，经热解反应得到半焦。半焦、煅烧电石渣、以及经由第二料仓送入的粘结剂在混料装置中混合搅拌10min，得到混合物料。其中，半焦、煅烧电石渣、粘结剂的质量比为1：1.3：0.25。然后，将混合物料送入对辊成型压球机中压制成型，将对辊成型压球机的压力设定为19mpa，得到电石冶炼球团。

本实施例中，粘结剂的制备方法为：取15重量份的氯化石蜡、5重量份的聚四氟乙烯、80重量份的木质素磺酸钠，将该三种原料放入混料机中均匀搅拌混合，即得到该粘结剂。

本实施例制备的电石冶炼球团，在热解前的平均抗压强度为509n/个，热解后的平均抗压强度为429n/个。

实施例4

电石渣浆经电石渣提纯装置沉淀脱水后，送入1400℃的转底炉中进行煅烧，得到煅烧电石渣，并经由煅烧电石渣进料螺旋送入回转窑热解炉中。将粒径小于3mm的褐煤送入第一料仓中，并经由第一进料螺旋送入回转窑热解炉中。煅烧电石渣和褐煤的进料质量比为2：1。褐煤与煅烧电石渣接触传热，二者混合后的温度为650℃，经热解反应得到半焦。半焦、煅烧电石渣、以及经由第二料仓送入的粘结剂在混料装置中混合搅拌10min，得到混合物料。其中，半焦、煅烧电石渣、粘结剂的质量比为1：1.1：0.2。然后，将混合物料送入对辊成型压球机中压制成型，将对辊成型压球机的压力设定为20mpa，得到电石冶炼球团。

本实施例中，粘结剂的制备方法为：取15重量份的氯化石蜡、5重量份的聚四氟乙烯、80重量份的木质素磺酸钠，将该三种原料放入混料机中均匀搅拌混合，即得到该粘结剂。

本实施例制备的电石冶炼球团，在热解前的平均抗压强度为568n/个，热解后的平均抗压强度为407n/个。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。