本發(fā)明屬于電石生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種生產(chǎn)電石用成型球團的制備系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

半焦，也稱蘭炭，是無黏結(jié)性或弱黏結(jié)性的高揮發(fā)分煤在中低溫條件下熱解得到的固體炭質(zhì)產(chǎn)品。半焦具有發(fā)達的微孔結(jié)構(gòu)，有固定碳含量高、灰分和揮發(fā)分低、硫和磷含量低、電阻率和氣孔率大、價格低廉等特點，屬于具有一定石墨化程度的炭源。半焦產(chǎn)品正逐步替代價格昂貴的冶金焦，應(yīng)用于電石、鐵合金等產(chǎn)品的生產(chǎn)。

電石作為重要的乙炔化工中間體，可以用來合成苯、橡膠、聚氯乙烯、聚乙炔等多種有機產(chǎn)品。經(jīng)過60多年的改進和發(fā)展，電石工業(yè)目前已經(jīng)成為我國不可或缺的基礎(chǔ)化工原料產(chǎn)業(yè)。同時我國“富煤、貧油、少氣”的能源結(jié)構(gòu)，決定了電石在我國經(jīng)濟社會發(fā)展中發(fā)揮著不可取代的重要作用。

傳統(tǒng)電石行業(yè)主要采用塊狀碳料和塊狀生石灰為原料生產(chǎn)電石，但是該生產(chǎn)方式效率低下，這主要是由于塊狀煤炭和塊狀生石灰接觸面積小、反應(yīng)速度慢。因此，采用粉末狀碳料和粉末狀生石灰共混成型制備電石冶煉原料逐漸成為研究熱點。然而，粉末狀碳料和粉末狀生石灰的成型面臨難度和挑戰(zhàn)巨大，其中，粘結(jié)劑的選擇和成型料的制備成為關(guān)鍵節(jié)點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明期望提出一種可用于電石生產(chǎn)的制備成型球團的系統(tǒng)和方法，通過有機粘結(jié)劑和無機粘結(jié)劑的結(jié)合，提高原料的成球性能和球團強度，增加原料接觸面積，有效提高原料的反應(yīng)速度。

本發(fā)明的目的之一是提供一種成型球團的制備系統(tǒng)，包括破碎單元、混合裝置、成型裝置和篩分裝置，其中，

所述破碎單元包括干半焦粉出口、生石灰粉出口和石膏粉出口；

所述混合裝置包括干半焦粉入口、生石灰粉入口、石膏粉入口、有機粘結(jié)劑入口、鐵膠泥入口和混合料出口；

所述成型裝置包括混合料入口和球粉混合物出口；

所述篩分裝置包括球粉混合物入口和成型球團出口；

所述破碎單元的干半焦粉出口連接所述混合裝置的干半焦粉入口，所述破碎單元的生石灰粉出口連接所述混合裝置的生石灰粉入口，所述破碎單元的石膏粉出口連接所述混合裝置的石膏粉入口，所述混合裝置的混合料出口連接所述成型裝置的混合料入口，所述成型裝置的球粉混合物出口連接所述篩分裝置的球粉混合物入口。

進一步的，所述破碎單元包括第一破碎裝置、烘干裝置、第二破碎裝置、第三破碎裝置；

所述第一破碎裝置包括半焦入口和半焦粉出口；

所述烘干裝置包括半焦粉入口和干半焦粉出口；

所述第二破碎裝置包括生石灰入口和生石灰粉出口；

所述第三破碎裝置包括石膏入口和石膏粉出口；

所述第一破碎裝置的半焦粉出口連接所述烘干裝置的半焦粉入口，所述烘干裝置的干半焦粉出口連接所述混合裝置的干半焦粉入口，所述第二破碎裝置的生石灰粉出口連接所述混合裝置的生石灰粉入口，所述第三破碎裝置的石膏粉出口連接所述混合裝置的石膏粉入口。

作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，所述篩分裝置還包括篩下物料出口，所述混合裝置還包括篩下物料入口，所述篩分裝置的篩下物料出口連接所述混合裝置的篩下物料入口。

更進一步的，所述破碎單元包括第四破碎裝置，所述第四破碎裝置包括固體有機粘結(jié)劑入口和粉狀有機粘結(jié)劑出口，所述粉狀有機粘結(jié)劑出口連接所述混合裝置的有機粘結(jié)劑入口。

本發(fā)明的另一目的是提供一種利用上述系統(tǒng)制備成型球團的方法，包括如下步驟：

a、將半焦、生石灰和石膏送入破碎單元，得到干半焦粉、生石灰粉、和石膏粉；其中，所述干半焦粉、生石灰粉的粒度均≤3mm，所述石膏粉的粒度≤1mm；

b、將干半焦粉、生石灰粉、有機粘結(jié)劑、石膏粉和鐵膠泥送入混合裝置進行混合，得到混合料，其中所述有機粘結(jié)劑添加量為干半焦粉和生石灰粉總質(zhì)量的3％～15％，所述石膏粉添加量為干半焦粉和生石灰粉總質(zhì)量的1％～5％，所述鐵膠泥添加量為干半焦粉和生石灰粉總質(zhì)量的1％～5％；

c、將所述混合料送入成型裝置中冷壓成球，得到球粉混合物；

d、將所述球粉混合物進行篩分，獲得成型球團和篩下物料。

進一步的，本發(fā)明的方法還包括步驟：將所述篩下物料送入所述混合裝置，與所述半焦粉、生石灰粉、有機粘結(jié)劑、石膏粉和鐵膠泥混合。

作為優(yōu)選的方案，所述有機粘結(jié)劑包括羧甲基纖維素、瀝青、脫水焦油、木質(zhì)素中的一種或幾種。

本發(fā)明中，當所述有機粘結(jié)劑包括固體時，所述方法在步驟b之前還包括步驟：對固體的有機粘結(jié)劑進行破碎處理，獲得的粉狀的有機粘結(jié)劑的粒度≤1mm。

在所述步驟b中，干半焦粉、生石灰粉、有機粘結(jié)劑、石膏粉和鐵膠泥混合的時間為8～15min。

作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，混入的所述鐵膠泥的粒度≤1mm。

本發(fā)明提供的成型球團的制備系統(tǒng)及方法，生產(chǎn)成本低、工藝簡單，解決了半焦粉再利用的問題；原料均為粉狀，生產(chǎn)過程中經(jīng)過混合、冷壓，增加了原料間的反應(yīng)界面，改善了反應(yīng)動力學(xué)條件，有利于電石合成反應(yīng)中的傳質(zhì)和傳熱，實現(xiàn)了電石原料及電石生產(chǎn)過程的節(jié)能減排，同時也解決了傳統(tǒng)電熱法電石生產(chǎn)過程中的粉塵污染問題；采用冷壓成型，避免生石灰消化問題，有效減少了設(shè)備成本和能耗成本，且操作方便。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例制備成型球團的系統(tǒng)的示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例制備成型球團的方法流程圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案及其各個方面的優(yōu)點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本發(fā)明的限制。

如圖1所示，一方面，本發(fā)明實施例提供一種成型球團的制備系統(tǒng)，包括破碎單元100、混合裝置200、成型裝置300和篩分裝置400。本發(fā)明的系統(tǒng)，制備成型球團的工藝簡單，可利用通常難以利用的半焦粉做原料，節(jié)約了生產(chǎn)成本。

破碎單元100包括第一破碎裝置101、烘干裝置102、第二破碎裝置103、第三破碎裝置104和第四破碎裝置105。破碎單元為原料的預(yù)處理單元，把原料處理為制備球團所述的粒度。

第一破碎裝置101包括半焦入口和半焦粉出口，烘干裝置102包括半焦粉入口和干半焦粉出口，第一破碎裝置101的半焦粉出口連接烘干裝置102的半焦粉入口。半焦由第一破碎裝置101的半焦入口進入，經(jīng)破碎后進入烘干裝置102，烘干后獲得干半焦粉。

第二破碎裝置103包括生石灰入口和生石灰粉出口，用于生石灰的破碎，可獲得生石灰粉。

第三破碎裝置104包括石膏入口和石膏粉出口，用于石膏的破碎，可將石膏破碎為生產(chǎn)所需的石膏粉。

第四破碎裝置105包括固體有機粘結(jié)劑入口和粉狀有機粘結(jié)劑出口。當有機粘結(jié)劑包括固體的材料時，需對固體的有機粘結(jié)劑進行破碎，使其符合制備球團所需的粒度。

混合裝置200為各種物料的混合容器，混合各種原料后獲得混合料?；旌涎b置200包括干半焦粉入口、生石灰粉入口、石膏粉入口、有機粘結(jié)劑入口、鐵膠泥入口和混合料出口。烘干裝置102的干半焦粉出口連接混合裝置200的干半焦粉入口，第二破碎裝置103的生石灰粉出口連接混合裝置200的生石灰粉入口，第三破碎裝置104的石膏粉出口連接混合裝置200的石膏粉入口，第四破碎裝置105的粉狀有機粘結(jié)劑出口連接混合裝置200的有機粘結(jié)劑入口。

成型裝置300包括混合料入口和球粉混合物出口，混合裝置200的混合料出口連接成型裝置300的混合料入口。成型裝置300將混合料壓制成球團狀，球團狀的物料便于后續(xù)電石的生產(chǎn)。成型裝置300不能將所有的混合物料均壓制成球團，成型裝置300排出的是成型球團與粉狀混合料的球粉混合物。采用干法冷壓成型，避免生石灰消化問題，有效減少了設(shè)備成本和能耗成本，且操作方便。

篩分裝置400包括球粉混合物入口、成型球團出口和篩下物料出口，成型裝置300的球粉混合物出口連接篩分裝置400的球粉混合物入口。篩分裝置400對球粉混合物進行篩選，獲得成型球團和篩下物料。成型球團用于電石的生產(chǎn)，篩下物料通過混合裝置200的篩下物料入口，進入混合裝置200，與其他物料一通混合，用于球團的制備。篩下物料的再利用避免了材料的浪費。

如圖2所示，另一方面，本發(fā)明實施例提供一種利用上述系統(tǒng)制備成型球團的方法，包括如下步驟：

1、將半焦、生石灰和石膏送入破碎單元，得到干半焦粉、生石灰粉、和石膏粉；其中，所述干半焦粉、生石灰粉的粒度均≤3mm，所述石膏粉的粒度≤1mm；

2、將干半焦粉、生石灰粉、有機粘結(jié)劑、石膏粉和鐵膠泥送入混合裝置進行混合，混合時間8～15min，得到混合料，其中所述干半焦粉和生石灰粉的質(zhì)量比為：0.6～1:1，所述有機粘結(jié)劑添加量為干半焦粉和生石灰粉總質(zhì)量的3％～15％，所述石膏粉添加量為干半焦粉和生石灰粉總質(zhì)量的1％～5％，所述鐵膠泥添加量為干半焦粉和生石灰粉總質(zhì)量的1％～5％；

3、將所述混合料送入成型裝置中冷壓成球，得到球粉混合物；

4、將所述球粉混合物進行篩分，獲得成型球團和篩下物料。

5、將篩下物料送入混合裝置，與所述半焦粉、生石灰粉、有機粘結(jié)劑、石膏粉和鐵膠泥混合。

作為優(yōu)選的方案，所述有機粘結(jié)劑包括羧甲基纖維素、瀝青、脫水焦油、木質(zhì)素中的一種或幾種。當所述有機粘結(jié)劑包括固體時，在步驟2之前還包括步驟：對固體的有機粘結(jié)劑進行破碎處理，獲得的粉狀的有機粘結(jié)劑的粒度≤1mm。

優(yōu)選的，混入的所述鐵膠泥的粒度≤1mm。

本發(fā)明實施例中，對獲得的成型球團在壓力試驗機上進行球團強度測試，可檢測成型球團的強度。

本發(fā)明的電石生產(chǎn)用成型球團的制備方法，采用復(fù)合粘結(jié)劑成型。通過無機粘結(jié)劑和有機粘結(jié)劑的復(fù)合，對單一無機和有機粘結(jié)劑進行優(yōu)化，充分發(fā)揮無機和有機粘結(jié)劑的作用。采用有機物質(zhì)為有機凝膠材，與半焦有較強的親和性，能夠充分浸潤半焦的表面，進而有利于半焦粉與生石灰粉的粘結(jié)成型；采用鐵膠泥作為無機凝膠物質(zhì)，其主要成分是鐵粉和生石灰，均為易成型物質(zhì)，有很強的粘合能力，并且能改變超細粉料的流動性，增加粉料的成球率；采用石膏(其主要成分是硫酸鈣)為催化劑和水化抑制劑，硫酸鈣在1450℃下熔融，熔融的硫酸鈣能有效浸潤半焦粉和生石灰表面，改變其反應(yīng)性，從而促進電石反應(yīng)的發(fā)生，同時硫酸鈣能降低生石灰的消化，從而保護型球，提高型球強度。該復(fù)合的粘結(jié)劑具有粘結(jié)性能好、引入雜質(zhì)少、成球率高等優(yōu)點。

實施例1

(1)對原料進行預(yù)處理，獲得：

干半焦粉：固定碳含量78.27％、水分含量5.66％，粒徑3mm以下；

生石灰粉：氧化鈣含量89.39％，燒損3.14％，粒徑3mm以下；

瀝青：固定碳39.08％，水分含量0.16％，粒徑0.1mm以下；

鐵膠泥和石膏粉：粒徑均在0.1mm以下。

(2)混料：

稱取干半焦粉1000g、生石灰粉1600g，瀝青312g，鐵膠泥26g，石膏粉26g，將五種物料置于混合裝置中，混合8min，得到混合料。

(3)制備成型球團：

將混合料置于成型裝置中壓制成型，之后對物料進行篩分，得到電石生產(chǎn)用成型球團。

(4)強度測試

將所得成型球團在球團壓力試驗機上進行冷強度測試，型球強度為574n。

實施例2

(1)對原料進行預(yù)處理，獲得：

干半焦粉：固定碳含量78.27％、水分含量5.66％，粒徑1mm以下；

生石灰粉：氧化鈣含量89.39％，燒損3.14％，粒徑1mm以下；

羧甲基纖維素：純度為92.13％，粒徑0.1mm以下；

鐵膠泥和石膏粉：粒徑均在0.1mm以下。

(2)混料：

稱取干半焦粉1000g、生石灰粉1600g，羧甲基纖維素130g，鐵膠泥260g，石膏粉130g，將五種物料置于混合裝置中，混合15min，得到混合料。

(3)制備成型球團：

將混合料置于成型裝置中壓制成型，之后對物料進行篩分，得到電石生產(chǎn)用成型球團，將篩下物料送入混合裝置。

(4)強度測試

將所得成型球團在球團壓力試驗機上進行冷強度測試，型球強度為612n。

需要說明的是，以上參照附圖所描述的各個實施例僅用以說明本發(fā)明而非限制本發(fā)明的范圍，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下對本發(fā)明進行的修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。此外，除上下文另有所指外，以單數(shù)形式出現(xiàn)的詞包括復(fù)數(shù)形式，反之亦然。另外，除非特別說明，那么任何實施例的全部或一部分可結(jié)合任何其它實施例的全部或一部分來使用。