一种电石渣的提纯回用系统的制作方法

文档序号:10994053阅读:360来源:国知局
一种电石渣的提纯回用系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种电石渣的提纯回用系统。所述系统包括依次连接的原料成型单元、电石炉、乙炔发生单元、电石渣提纯单元;其中,所述电石渣提纯单元的电石渣出口与所述原料成型单元的粉状钙基原料入口相连;所述原料成型单元设有粉状钙基原料入口、粉状铁质原料入口、粉状碳基原料入口以及块状原料出口。本实用新型可将硅铁生成机制与电石生产相结合,在电石生产原料中添加铁质原料,将电石生产原料中杂质二氧化硅生成硅铁,再通过磁选或风选等手段分离电石渣中硅铁,提纯所得的电石渣可以进一步回收利用生产电石。
【专利说明】
一种电石渣的提纯回用系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种电石渣的提纯回用系统,属于电石渣提纯技术领域。
【背景技术】
[0002] 由于电石在我国的大规模使用,其在生产乙炔同时产出大量粉末状电石渣,电石 渣主要成分为Ca(0H)2,目前常用在建材,生产水泥,仅有少量作为电厂脱硫剂使用。大量的 电石渣低劣化使用,极大的浪费了钙材资源,同时带来严重污染。如何资源化、高效化、减量 化利用电石渣,成为日益紧迫的问题。
[0003] 目前,有研究表明可以将电石渣用于电石行业的物料循环系统。利用电石行业废 料排放的有机循环体系,将电石渣在煅烧车间煅烧成氧化钙,从而将氧化钙返回电石车间 使用,即降低电石生产成本,又避免了电石渣的排放,解决电石行业电石渣废料问题。但该 方法仅将电石渣简单处理后直接回用,由于电石渣中杂质含量过高,特别是二氧化硅含量 过高,导致在电石炉内,二氧化硅被焦炭还原,一部分在炉内反应生成碳化硅,沉积于炉底, 造成炉底升高;另一部分与铁反应生成硅铁,损坏炉壁铁壳,出炉时烧坏流料嘴和冷却锅等 设备。此外,电石产品中二氧化硅含量越高,电石功率发气量越低;同时,电石生产过程中, 碳基原料和钙基原料中灰分大多会富集到电石产物中,最终集中在电石渣中(杂质高达 10%),若电石渣不做任何提纯处理,直接返回作为电石生产钙基原料,则对电石产品品质 影响极大。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型提供一种电石渣的提纯回用系统。通过本发明所述提纯回用系统可将 硅铁生成机制与电石生产相结合,在电石生产原料中添加铁质原料,将电石生产原料中杂 质二氧化硅生成硅铁,再通过磁选或风选分离电石渣中硅铁,提纯所得的电石渣可以进一 步回收利用生产电石。
[0005] 为了实现上述目的,本实用新型采用如下技术方案:
[0006] -种电石渣的提纯回用系统,包括依次连接的原料成型单元、电石炉、乙炔发生单 元、电石渣提纯单元;其中,所述电石渣提纯单元的电石渣出口与所述原料成型单元的粉状 钙基原料入口相连;
[0007] 所述原料成型单元设有粉状钙基原料入口、粉状铁质原料入口、粉状碳基原料入 口以及块状原料出口。
[0008] 利用本实用新型所述的电石渣提纯回用系统可将硅铁生成机制与电石生产相结 合,随着电石炉内物料温度逐渐升高,原料中的碳基原料与钙基原料生成电石,过程中伴随 发生多种副反应,其中包括原料中的二氧化硅与原料中的碳和铁质原料中的铁发生系列反 应,生成的副产物硅铁随电石排出电石炉;之后电石再进一步生成乙炔和和电石渣,含有硅 铁的电石渣经提纯除杂后,返回原料成型单元回用。
[0009] 本实用新型所述的提纯回用系统中,所述原料成型单元内设搅拌装置和成型装 置;所述搅拌装置用于将粉状钙基原料、铁质原、粉状碳基原料混合均匀;所述成型装置用 于将混合原料制得块状电石生产原料。
[0010]本实用新型所述的提纯回用系统中,所述电石炉为电石生产领域中常用的电弧 炉,用电加热。
[0011]本实用新型所述的提纯回用系统中,所述乙炔发生单元生成的乙炔气体经处理送 至储罐储存,电石渣则送至电石渣提纯单元。
[0012] 本实用新型所述的提纯回用系统中,所述电石渣提纯单元包括分离装置;所述分 离装置为风选装置或磁选装置,通过风选或磁选方式将电石渣中硅铁分离出来,提纯后的 电石渣作为粉状钙基原料返回到原料成型单元。
[0013] 本实用新型所述的提纯回用系统的使用方法如下:
[0014] (1)将粉状碳基原料、粉状钙基原料、铁质原料投入原料成型单元的搅拌装置中, 混合均匀后进入成型装置并通过挤压成型工艺得到生产电石的块料原料;
[0015] (2)将成型的块状原料送入电石炉,反应生成电石及副产物硅铁,所得硅铁随电石 排出电石炉;其原理为:随着炉内物料温度逐渐升高,原料中的碳基原料与钙基原料生成电 石,过程中伴随发生多种副反应,其中包括原料中的二氧化硅与原料中的碳和铁质原料中 的铁发生系列反应,生成副产物硅铁并随电石排出电石炉;
[0016] (3)由电石炉产出的电石进入乙炔发生单元,产出乙炔气体和电石渣,乙炔气体经 处理后储存,而含有硅铁的电石渣则送往电石渣提纯单元;
[0017] (4)在电石渣提纯单元中回收电石渣中硅铁,提纯后的电石渣作为粉状碳基原料 回收至原料成型单元回收利用。
[0018] 其中,步骤(1)中,所述粉状碳基原料是由原煤、焦炭或兰炭中的一种或几种混合 得到的。
[0019] 其中,步骤(1)中,所述粉状钙基原料是由石灰、石灰石、熟石灰或电石渣中的一种 或几种混合得到的。
[0020] 其中,步骤(1)中,所述粉状碳基原料、粉状钙基原料、铁质原料的质量比为0.5~ 1.2:0.9~2:0.003~0?05〇
[0021] 其中,步骤(1)中,所述铁质原料含铁量大于95%。
[0022] 其中,步骤(4)中,采用风选或磁选方式回收电石渣中硅铁。
[0023] 作为优选的实施方式之一,所述提纯回收系统的使用方法包括如下步骤:
[0024] (1)将粉状碳基原料、粉状钙基原料、铁质原料投入原料成型单元的搅拌装置中, 混合均匀后进入成型装置并通过挤压成型工艺得到生产电石的块料原料;
[0025] (2)将成型的块状原料送入电石炉,反应生成电石及副产物硅铁,所得硅铁随电石 排出电石炉;
[0026] (3)由电石炉产出的电石进入乙炔发生单元,产出乙炔气体和电石渣,乙炔气体经 处理后储存,而含有硅铁的电石渣则送往电石渣提纯单元;
[0027] (4)在电石渣提纯单元中回收电石渣中硅铁,提纯后的电石渣作为粉状碳基原料 回收至原料成型单元回收利用;
[0028] 其中,步骤(1)中,所述粉状钙基原料是由石灰、石灰石、熟石灰或电石渣中的一种 或几种混合得到的;
[0029] 所述粉状碳基原料是由原煤、焦炭或兰炭中的一种或几种混合得到的;
[0030] 所述铁质原料含铁量大于95% ;
[0031 ]所述粉状碳基原料、粉状钙基原料、铁质原料的质量比为0.5~1.2:0.9~2:0.003 ~0?05;
[0032] 步骤(4)中,采用风选或磁选方式回收电石渣中硅铁。
[0033] 本实用新型所述方法中涉及的反应较为复杂,其中涉及多种主副反应,现列出其 中主要几种:
[0034] 硅铁生成反应总反应:
[0035]Si02+2C+nFe=FeSi+2C0 [0036] (l)Si02 还原反应
[0037]总反应:Si02+2C=Si+2C0 起始温度 1672°C
[0038] 其中有中间产物(SiC和SiO)
[0039] ①中间产物SiC的生成区 1000 ~2100K(726.85 ~1826.85。〇
[0040] Si0+2C=SiC+C0
[0041] Si0+C0 = 2Si02+SiC
[0042] Si02+3C=SiC+2C0
[0043] 2Si0 =Si+Si02
[0044] ②中间产物SiC的分解区
[0045] 3Si〇2+2SiC=Si+4SiO+2CO起始温度 1891°C
[0046] Si0+SiC= 2Si+C0 起始温度 1806°C
[0047] (2)有Fe存在时
[0048] Fe与中间产物SiC反应
[0049] Fe+nSiC=FeSin+nC起始温度 1127°C [0050] 在1227~1327°C区间反应剧烈。
[0051]本实用新型所述提纯回用系统具有如下有益效果:
[0052]第一,本实用新型所述提纯回用系统可直接利用粉状原料,大幅度降低电石生产 原料成本,初步统计,每生产一吨电石,其原料成本降低约150~300元;
[0053]第二,利用本实用新型所述提纯回用系统可将铁质原料中的铁与二氧化硅、原料 中的碳反应产出的碳化硅发生反应,生成硅铁,从而防止碳化硅大量沉积炉底,抬升炉底; [0054]第三,利用本实用新型所述提纯回用系统,原料中的碳、铁质原料中的铁、二氧化 硅发生反应,避免了炉壁铁壳、流料嘴和冷却锅等设备损坏;
[0055] 第四,在电石渣提纯单元中通过风选或磁选方式回收电石渣中硅铁,提纯后的电 石渣作为粉状碳基原料回收至原料成型单元继续被利用。
【附图说明】
[0056] 图1为本实用新型所述电石渣的提纯回用系统的结构示意图。
[0057]图2为本实用新型所述电石渣的提纯回用系统的工作流程图。
[0058]图中:1、原料成型单元;2、电石炉;3、乙炔发生单元;4、电石渣提纯单元。
【具体实施方式】
[0059]以下实施例用于说明本实用新型,但不用来限制本实用新型的范围。
[0060] 实施例1
[0061]本实施例提供一种电石渣的提纯回用系统,如图1所示,包括依次连接的原料成型 单元1、电石炉2、乙炔发生单元3、电石渣提纯单元4;其中,所述电石渣提纯单元的电石渣出 口与所述原料成型单元的粉状钙基原料入口相连;
[0062]所述原料成型单元设有粉状钙基原料入口、铁质原料入口、粉状碳基原料入口以 及块状原料出口。
[0063]所述原料成型单元内设搅拌装置和成型装置;所述搅拌装置用于将粉状钙基原 料、铁质原、粉状碳基原料混合均匀;所述成型装置用于将混合原料制得块状电石生产原 料。
[0064]所述电石炉为电石生产领域中常用的电弧炉,用电加热。
[0065]所述乙炔发生单元生成的乙炔气体经处理送至储罐储存,电石渣则送至电石渣提 纯单元。
[0066]所述电石渣提纯单元包括分离装置;所述分离装置为风选装置或磁选装置,通过 风选或磁选方式将电石渣中硅铁分离出来,提纯后的电石渣作为粉状钙基原料返回到原料 成型单元。
[0067] 实施例2
[0068]本实施例提供一种利用实施例1所述系统提纯回收电石渣的方法,如图2所示,包 括如下步骤:
[0069] (1)将中低阶原煤、石灰和铁质原料混合均匀后投入原料成型单元的搅拌装置中, 混合均匀后进入成型装置并通过挤压成型工艺得到生产电石的块料原料;其中中低阶原 煤:石灰:钢肩= 0.93:1:0.011 (质量比);
[0070] (2)将成型的块状原料送入电石炉,原料在炉内温度逐渐升高,当温度升高至1700 ~2200 °C时,发生主反应电石生成反应,反应时间25min,在电石生产过程中,伴随着大量的 副反应,其中包括原料中的二氧化硅与原料中碳和钢肩中的铁发生系列反应,生成硅铁,随 电石产物由下部出料口出料,冷却后破碎,尾气由密闭电石炉顶部出气口排出,进入气体净 化、除尘单元,产品电石中含碳化钙80.96%,发气量301.34L/kg;
[0071] (3)由电石炉产出的电石进入乙炔发生单元,产出乙炔气体和电石渣,乙炔气体经 处理后储存,而含有硅铁的电石渣则送往电石渣提纯单元;
[0072] (4)在电石渣提纯单元中采用风选或磁选方式回收电石渣中硅铁回收电石渣中硅 铁,提纯后的电石渣作为粉状碳基原料回收至原料成型单元回收利用;
[0073]其中,所述碳基原料为中低阶原煤,其主要性质见表1。
[0074]表1碳基原料主要性质
[0075]

[0076]表2原煤灰成分分析
[0077]
[0078] 所述钙基原料为CaO含量92 ? 4%的石灰。
[0079]表3石灰成分分析 [0080]
[0081]所述铁质原料使用含铁98%的钢肩,原料粒度:0.1~1mm。
[0082]比较本实用新型所述提纯回用系统生产电石比现有电石生产方法(即生石灰和含 碳原料在电石炉内,依靠电弧高温熔化反应而生成电石),本实用新型所述提纯回用系统所 得电石渣中总杂质含量下降幅度可达35%,Si02含量下降约90% (原料中绝大多数的Si02与 铁质原料和碳基原料反应生成硅铁),由此可见,采用本实用新型所述方法可有效避免碳化 硅大量沉积于炉底导致炉底抬升的问题,同时也避免了炉壁铁壳、流料嘴和冷却锅等设备 损坏;且通过磁选或风选方式提取电石渣中硅铁,不仅获得副产物硅铁,而且高效去除电石 渣中杂质,提纯电石渣,获得多重效果。
[0083]虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本实用新型作了详尽的描述, 但在本实用新型基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易 见的。因此,在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本实用新型 要求保护的范围。
【主权项】
1. 一种电石渣的提纯回用系统,其特征在于,包括依次连接的原料成型单元、电石炉、 乙炔发生单元、电石渣提纯单元;其中,所述电石渣提纯单元的电石渣出口与所述原料成型 单元的粉状钙基原料入口相连; 所述原料成型单元设有粉状钙基原料入口、粉状铁质原料入口、粉状碳基原料入口以 及块状原料出口。2. 根据权利要求1所述的电石渣提纯回用系统,其特征在于,所述原料成型单元内设用 于将粉状钙基原料、铁质原料、粉状碳基原料混合均匀的搅拌装置和用于将混合原料制得 块状电石生产原料的成型装置。3. 根据权利要求1所述的电石渣提纯回用系统,其特征在于,所述电石渣提纯单元包括 分离装置; 所述分离装置为通过风选方式将电石渣中硅铁分离出来的风选装置或通过磁选方式 将电石渣中硅铁分离出来的磁选装置。
【文档编号】C01B31/32GK205687567SQ201620329633
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年4月18日 公开号201620329633.1, CN 201620329633, CN 205687567 U, CN 205687567U, CN-U-205687567, CN201620329633, CN201620329633.1, CN205687567 U, CN205687567U
【发明人】张顺利, 贾懿曼, 董宾, 刘维娜, 丁力, 吴道洪
【申请人】神雾环保技术股份有限公司
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