氧電聯(lián)合電石熔煉方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于電石生產(chǎn)技術領域，具體涉及一種氧電聯(lián)合電石熔煉方法。
【背景技術】
[0002]電石是有機合成化學工業(yè)的基本原料，其主要化學成分是碳化鈣(CaC2)。工業(yè)上電石生產(chǎn)方法主要是電熱法和氧熱法。
[0003]電熱法冶煉電石，是借助電弧爐將電能轉化為熱能，加熱粒徑5~30mm的石灰和碳素原料，在2000?2200°C高溫條件下制取電石。電石合成反應是一個固相吸熱反應，化學動力學過程時間長；由于塊狀原料接觸面積小，嚴重影響反應速率和傳熱傳質效率，因此，電熱法冶煉電石需要2000°C以上的高溫。電熱法工藝成熟，缺點是采用高品位的電能供熱，能耗高、效率低。
[0004]氧熱法冶煉電石，是由前聯(lián)邦德國巴登苯氨純堿公司率先開發(fā)，直接利用燃燒熱為電石生產(chǎn)供熱。氧熱法以含碳燃料的燃燒作為熱源，提供足夠的熱量滿足電石生成所需的溫度和反應吸熱。氧熱法避免了能量的二次轉化，它的熱效率顯著高于電熱法。但是，由于氧熱法的高溫環(huán)境和物料的運動方式與電熱法不同，燃料燃燒供熱對電石熔融和純度的影響也與電熱法不同，氧熱法還沒有得到廣泛的工業(yè)應用。盡管如此，氧熱法避免了電極的使用和消耗，副產(chǎn)煤氣(含大量C0)可聯(lián)產(chǎn)利用，有利于降低投資，節(jié)約成本。氧熱法電石生產(chǎn)技術具有廣闊的發(fā)展前景，相關的基礎研究仍在不斷深化之中。神霧環(huán)境能源科技公司申請的制備電石的方法的相關專利(申請?zhí)朇N201310728767.UCN201310729034.X、CN201310728116.2等)中，將鈣基和碳基原料經(jīng)過熱解或煅燒處理后，制備電石。這些方法雖然可以提高反應速率、降低能耗，但難以保證反應充分完成，制得的電石品位相對較低。
[0005]閃速熔煉工藝廣泛應用于有色冶金行業(yè)，該工藝是充分利用細磨物料巨大的活性表面，強化冶煉反應過程的熔煉方法。有色金屬閃速熔煉的技術特征是將深度脫水的粉狀精礦(含水小于0.3%)，與熱空氣或氧氣混合后，以高速度(60?70m/s)噴入反應塔內，在反應區(qū)產(chǎn)生高溫(1450?1550°C)。閃速熔煉被較多應用于冰銅的冶煉，此工藝的一個突出優(yōu)點是充分利用精礦粉的表面能和硫化物的燃燒熱，從而達到產(chǎn)量大、能耗低、回收率高、污染小的目的。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明實施例涉及一種氧電聯(lián)合電石熔煉方法，至少可解決現(xiàn)有技術的部分缺陷。
[0007]本發(fā)明實施例涉及一種氧電聯(lián)合電石熔煉方法，包括以下步驟:
步驟一，制備粉狀碳基原料和粉狀鈣基原料，并對粉狀碳基原料和粉狀鈣基原料進行干燥處理；
步驟二，將粉狀碳基原料、粉狀鈣基原料及含氧氣體噴入熔煉爐內進行閃速熔煉，在所述熔煉爐內形成氧熱反應區(qū)，該氧熱反應區(qū)溫度控制在1600?2000°C，以在所述熔煉爐底部的fe池內形成CaC2_CaO共；^§?層；
步驟三，在所述CaC2_CaO共熔層內插入電極加熱，形成電極精煉區(qū)；
步驟四，所述電極精煉區(qū)處的熔池排料得到電石液。
[0008]作為實施例之一，所述電極精煉區(qū)與所述氧熱反應區(qū)相互遠離設置。
[0009]作為實施例之一，自所述氧熱反應區(qū)至所述電極精煉區(qū)，所述熔池底部所處高度逐漸降低。
[0010]作為實施例之一，所述電極為3根，3根所述電極呈等邊三角形布置。
[0011]作為實施例之一，步驟一中，控制所述粉狀碳基原料和粉狀鈣基原料的粒徑均在0.07~1mm范圍內。
[0012]作為實施例之一，步驟一中，控制所述粉狀碳基原料和粉狀鈣基原料中的水分的重量百分比均在0.3%以下。
[0013]作為實施例之一，步驟二中，混合料中，碳與氧化鈣的摩爾比為1.5:1~3:1，氧氣耗量為 600~1600Nm3/t 碳。
[0014]作為實施例之一，步驟二中，粉狀碳基原料、粉狀鈣基原料及含氧氣體噴入熔煉爐內的速度大于50m/s。
[0015]作為實施例之一，于所述氧熱反應區(qū)與所述電極精煉區(qū)之間的熔煉爐爐體上設有第一煙道，于所述電極精煉區(qū)的熔煉爐爐體上設有第二煙道。
[0016]作為實施例之一，經(jīng)所述第一煙道和所述第二煙道排出的煙氣輸送至煤氣凈化系統(tǒng)處理以回收利用。
[0017]本發(fā)明實施例至少實現(xiàn)了如下有益效果:采用閃速熔煉的方法生產(chǎn)電石，可充分利用粉狀原料的活性表面，強化電石冶煉反應過程，降低反應溫度，縮短反應時間；利用電極的高能量密度的電能加速電石生成反應進程，并促進電石反應充分完成。本發(fā)明提供的電石熔煉方法熱效率高，熔煉過程快，縮短冶煉時間，提高生產(chǎn)效率，有利于實現(xiàn)不同等級能源的合理化配置使用和降低能耗。
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0019]圖1為本發(fā)明實施例提供的氧電聯(lián)合電石熔煉爐的結構示意圖；
圖2為本發(fā)明實施例提供的氧電聯(lián)合電石熔煉系統(tǒng)的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0021]實施例一本發(fā)明實施例涉及一種氧電聯(lián)合電石熔煉方法，包括以下步驟:
步驟一，制備粉狀碳基原料和粉狀鈣基原料，并對粉狀碳基原料和粉狀鈣基原料進行干燥處理。其中，制備原料過程中，控制所述粉狀碳基原料和粉狀鈣基原料的粒徑均在
0.07~lmm范圍內，使碳基原料和鈣基原料呈細粉狀，具有較高的表面活性，從而強化電石熔煉速率，降低反應溫度。干燥處理過程中，控制所述粉狀碳基原料和粉狀鈣基原料中的水分的重量百分比均在0.3%以下，使得碳基原料及鈣基原料可用于閃速熔煉。
[0022]步驟二，將粉狀碳基原料、粉狀鈣基原料及含氧氣體噴入熔煉爐101內進行閃速熔煉，在所述熔煉爐101內形成氧熱反應區(qū)3，該氧熱反應區(qū)3溫度控制在1600?2000°C，以在所述熔煉爐101底部的熔池內形成CaC2-CaO共熔層4。上述熔煉爐101采用閃速爐，粉狀碳基原料、粉狀鈣基原料及含氧氣體在閃速爐的混合噴嘴2內均勻混合，并以高速噴入閃速爐內，可有效提高反應速率，其中，混合噴嘴2的噴吹速度大于50m/s。電石生成過程的最基本特點是形成液態(tài)低溫CaC2_CaO共熔層4，經(jīng)過這一層，電石液才能不斷提純，并且該共熔物的存在使得電石可以在低于其熔點的條件下以熔融態(tài)排出熔爐。通過將氧熱反應區(qū)3溫度控制在1600?2000°C，可以控制反應過程不斷形成CaC2-CaO共熔層4。為此，控制混合料中碳與氧化鈣的摩爾比為1.5:1~3:1，氧氣耗量為600~1600Nm3/t碳，可滿足上述要求，獲得良好的反應效果。其中，一部分碳基原料與氧氣燃燒放熱；一部分碳基原料與鈣基原料迅速反應生成電石CaC2，反應過程產(chǎn)生的C0則可與氧氣燃燒形成輔助放熱，反應產(chǎn)生CaC2_CaO共熔物落入熔池，形成CaC2_CaO共熔層4，CaC2_CaO共熔層4內的CaO與C繼續(xù)反應生成電石CaC2。反應過程中可實時測定該氧熱反應區(qū)3溫度，以及時調整混合料中各原料的加入量，使得熔煉反應持續(xù)穩(wěn)定進行。
[0023]步驟三，在所述CaC2_CaO共熔層4內插入電極12加熱，形成電極精煉區(qū)10。該電極12采用石墨電極，一方面可提供共熔層4內與CaO反應的C的來源，促進電石生成反應充分完成，有效提高電石液中電石的純度，另一方面，利用電極12加熱的高能量密度可加速CaC2_CaO共熔層4內電石生成反應速度，也可促進電石生成反應充分完成，有效提高生成效率。如圖1，作為優(yōu)選，所述電極12為3根，3根所述電極12呈等邊三角形布置，且布置于電極精煉區(qū)10爐體中心位置，可提高電極精煉區(qū)10內電石生產(chǎn)反應的均勻性，使反應更為穩(wěn)定的進行。另外，所述電極精煉區(qū)10與所述氧熱反應區(qū)3相互遠離設置，避免氧熱反應區(qū)3的含氧氣體造成電極12氧化，影響電極12使用壽命及反應穩(wěn)定性。
[0024]步驟四，所述電極精煉區(qū)10處的熔池排料得到電石液。隨著精煉反應的進行，共熔層4內的CaO與C持續(xù)反應生產(chǎn)電石，因此，共熔層4內不斷提純得到電石液，碳基原料、鈣基原料等原料中的灰分及雜質熔化成渣沉降在熔池底部。如圖1，在電極精煉區(qū)10處的熔池底部，自下而上依次形成渣液層6、電石液層5和CaC2-CaO共熔層4，電石液和渣液一同定時或不定時從設于電極精煉區(qū)10處的熔池上的出料口 7排出。
[0025]如圖1，作為優(yōu)選，自所述氧熱反應區(qū)3至所述電極精煉區(qū)10，所述熔池底部所處高度逐漸降低。即氧熱反應區(qū)3下方的熔池與電極精煉區(qū)10處的熔池通過一緩坡式熔池連通，緩坡式熔池將氧熱反應區(qū)3下方熔池內的CaC2_CaO共熔物引入電極精煉區(qū)10處的熔池內，便于通過電極12精煉提高CaC2_CaO共熔層4提純的速度及效果。該緩坡式熔池的坡度可根據(jù)氧熱反應區(qū)3內的CaC2_CaO共熔物產(chǎn)生速度及電極12精煉能力等因素確定，實現(xiàn)電石熔煉連續(xù)生產(chǎn)為準。如圖1，由于電極精煉區(qū)10內電石液提純速度較