電石閃速熔煉爐及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電石生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電石閃速熔煉爐及電石閃速熔煉系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電石是有機合成化學(xué)工業(yè)的基本原料，其主要化學(xué)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(zhuǎn)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(yīng)是一個固相吸熱反應(yīng)，化學(xué)動力學(xué)過程時間長；由于塊狀原料接觸面積小，嚴重影響反應(yīng)速率和傳熱傳質(zhì)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)邦德國巴登笨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(yīng)吸熱。氧熱法避免了能量的二次轉(zhuǎn)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(yīng)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(shù)具有廣闊的發(fā)展前景，相關(guān)的基礎(chǔ)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(guān)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(yīng)速率、降低能耗，但難以保證反應(yīng)充分完成，制得的電石品味相對較低。
[0005]閃速熔煉工藝廣泛應(yīng)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(yīng)過程的熔煉方法。有色金屬閃速熔煉的技術(shù)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(yīng)塔內(nèi)，在反應(yīng)區(qū)產(chǎn)生高溫(1450?1550°C)。閃速熔煉被較多應(yīng)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(nèi)容】

[0006]本發(fā)明實施例涉及一種電石閃速熔煉爐及電石閃速熔煉系統(tǒng)，至少可解決現(xiàn)有技術(shù)的部分缺陷。
[0007]本發(fā)明實施例涉及一種電石閃速熔煉爐，包括爐體和設(shè)于所述爐體上的煙道，所述爐體底部具有熔池，所述熔池上方的爐體內(nèi)腔形成爐膛，所述爐體上還設(shè)有混合噴嘴和氧氣噴吹機構(gòu)，所述混合噴嘴連接有粉狀碳基原料供應(yīng)機構(gòu)、粉狀鈣基原料供應(yīng)機構(gòu)及含氧氣體輸送機構(gòu)，粉狀碳基原料、粉狀鈣基原料及含氧氣體由所述混合噴嘴噴入所述爐膛內(nèi)反應(yīng)形成一次燃燒反應(yīng)區(qū)，富氧氣體由所述氧氣噴吹機構(gòu)噴入所述爐膛內(nèi)與爐內(nèi)C0氣體反應(yīng)形成二次燃燒噴濺區(qū)。
[0008]作為實施例之一，所述爐膛呈臥式爐膛，于所述爐膛對應(yīng)的至少一側(cè)端墻上設(shè)置有所述混合噴嘴，所述氧氣噴吹機構(gòu)及所述煙道均設(shè)于所述爐體頂部。
[0009]作為實施例之一，所述氧氣噴吹機構(gòu)包括氧槍，所述氧槍豎直穿設(shè)于所述煙道上。
[0010]作為實施例之一，所述氧氣噴吹機構(gòu)還包括調(diào)節(jié)所述氧槍高度的槍位調(diào)節(jié)機構(gòu)。
[0011]作為實施例之一，所述煙道為圓筒形煙道，所述氧槍的中軸線與所述煙道的抽風(fēng)口的豎直中軸線重合。
[0012]作為實施例之一，所述爐體包括反應(yīng)塔和沉淀池，所述反應(yīng)塔及所述煙道均設(shè)于所述沉淀池頂部，所述反應(yīng)塔內(nèi)腔及所述沉淀池上部煙氣區(qū)構(gòu)成所述爐膛，所述混合噴嘴設(shè)于所述反應(yīng)塔頂部，所述氧氣噴吹機構(gòu)設(shè)于所述煙氣區(qū)的端墻上。
[0013]作為實施例之一，所述氧氣噴吹機構(gòu)包括氧氣噴嘴，至少于所述煙氣區(qū)靠近所述煙道的一側(cè)端墻上設(shè)置有所述氧氣噴嘴。
[0014]作為實施例之一，所述二次燃燒噴濺區(qū)偏離所述一次燃燒反應(yīng)區(qū)。
[0015]本發(fā)明實施例涉及一種電石閃速熔煉系統(tǒng)，包括如上所述的電石閃速熔煉爐，所述粉狀碳基原料供應(yīng)機構(gòu)包括碳基原料制粉單元及碳基原料干燥單元，所述粉狀鈣基原料供應(yīng)機構(gòu)包括鈣基原料制粉單元及鈣基原料干燥單元。
[0016]作為實施例之一，所述電石閃速熔煉爐的煙道與煤氣凈化系統(tǒng)連接。
[0017]本發(fā)明實施例至少實現(xiàn)了如下有益效果:采用本實施例提供的閃速爐生產(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(yīng)過程，降低反應(yīng)溫度，縮短反應(yīng)時間；并且熔煉產(chǎn)生的部分C0，用于二次燃燒放熱，促進電石熔煉充分反應(yīng)。本發(fā)明提供的電石閃速熔煉爐熱效率高，熔煉過程快，有利于降低能耗、縮短冶煉時間，提高生產(chǎn)效率。
【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(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)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(lǐng)域普通技術(shù)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)明實施例提供的一種電石閃速熔煉爐的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明實施例提供的另一種電石閃速熔煉爐的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明實施例提供的電石閃速熔煉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)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?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)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)明實施例涉及一種電石閃速熔煉方法，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(nèi)，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(yīng)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由閃速爐101的混合噴嘴2同時高速噴入閃速爐101內(nèi)，形成一次燃燒反應(yīng)區(qū)3，該一次燃燒反應(yīng)區(qū)3溫度控制在1600?2000°C，以在閃速爐101的熔池內(nèi)形成CaC2-CaO共熔層5。粉狀碳基原料、粉狀鈣基原料及含氧氣體在混合噴嘴2內(nèi)均勻混合，并以高速噴入閃速爐101內(nèi)，可有效提高反應(yīng)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共熔物層，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。通過將一次燃燒反應(yīng)區(qū)3溫度控制在1600?2000°C，可以控制反應(yīng)過程不斷形成CaC2-CaO共熔層5。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(yīng)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(yīng)生成電石CaC2，反應(yīng)過程產(chǎn)生的C0則可與氧氣燃燒形成輔助放熱，反應(yīng)產(chǎn)生CaC2_CaO共熔物落入熔池，形成CaC2_CaO共熔層5，CaC2_CaO共熔層5內(nèi)的CaO與C繼續(xù)反應(yīng)生成電石CaC2。反應(yīng)過程中可實時測定該一次燃燒反應(yīng)區(qū)3溫度，以及時調(diào)整混合料中各原料的加入量，使得熔煉反應(yīng)持續(xù)穩(wěn)定進行。
[0023]步驟三，通過設(shè)于閃速爐101上的氧氣噴吹機構(gòu)向閃速爐101內(nèi)噴吹富氧氣體，使由CaC2-CaO共熔層5逸出的C0氣體至少部分燃燒，形成二次燃燒噴濺區(qū)4。上述步驟二中所形成的CaC2-CaO共熔層5內(nèi)由于CaO與C繼續(xù)反應(yīng)會產(chǎn)生C0，因此可利用C0的二次燃燒放熱為一次燃燒反應(yīng)區(qū)3內(nèi)電石熔煉及CaC2_CaO共熔層5內(nèi)電石生產(chǎn)反應(yīng)提供熱量支持，促進電石熔煉反應(yīng)更快、更充分，有效提高電石液中電石的純度。作為優(yōu)選，可使得該二次燃燒噴濺區(qū)4形成于所述閃速爐101的煙道9附近的熔池內(nèi)，具體可以為煙道9的抽風(fēng)口下方的熔池區(qū)域或該區(qū)域附近，該區(qū)域及周圍由于處于氣體量集中的區(qū)域，因此C0的濃度較高，包括由上述CaC2_CaO共熔層5內(nèi)逸出的C0、步驟二中碳基原料與氧氣不完全燃燒產(chǎn)生的C0以及鈣基原料與碳基原料反應(yīng)產(chǎn)生的C0，因此可獲得較好的燃燒放熱效果。另外，優(yōu)選地，所述二次燃燒噴濺區(qū)4偏離所述一次燃燒反應(yīng)區(qū)3，即二次燃燒噴濺區(qū)4不與一次燃燒反應(yīng)區(qū)3重疊，避免噴入的富氧氣體與碳基原料反應(yīng)造成碳基原料消耗過多而與鈣基原料反應(yīng)的量不足，影響電石熔煉產(chǎn)量及生產(chǎn)效率。
[0024]步驟四，閃速爐