电石闪速熔炼方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电石生产技术领域，具体涉及一种电石闪速熔炼方法。
【背景技术】
[0002]电石是有机合成化学工业的基本原料，其主要化学成分是碳化钙(CaC2)。工业上电石生产方法主要是电热法和氧热法。
[0003]电热法冶炼电石，是借助电弧炉将电能转化为热能，加热粒径5~30mm的石灰和碳素原料，在2000?2200°C高温条件下制取电石。电石合成反应是一个固相吸热反应，化学动力学过程时间长；由于块状原料接触面积小，严重影响反应速率和传热传质效率，因此，电热法冶炼电石需要2000°C以上的高温。电热法工艺成熟，缺点是采用高品位的电能供热，能耗高、效率低。
[0004]氧热法冶炼电石，是由前联邦德国巴登笨氨纯碱公司率先开发，直接利用燃烧热为电石生产供热。氧热法以含碳燃料的燃烧作为热源，提供足够的热量满足电石生成所需的温度和反应吸热。氧热法避免了能量的二次转化，它的热效率显著高于电热法。但是，由于氧热法的高温环境和物料的运动方式与电热法不同，燃料燃烧供热对电石熔融和纯度的影响也与电热法不同，氧热法还没有得到广泛的工业应用。尽管如此，氧热法避免了电极的使用和消耗，副产煤气(含大量C0)可联产利用，有利于降低投资，节约成本。氧热法电石生产技术具有广阔的发展前景，相关的基础研究仍在不断深化之中。神雾环境能源科技公司申请的制备电石的方法的相关专利(申请号CN201310728767.UCN201310729034.X、CN201310728116.2等)中，将钙基和碳基原料经过热解或煅烧处理后，制备电石。这些方法虽然可以提高反应速率、降低能耗，但难以保证反应充分完成，制得的电石品味相对较低。
[0005]闪速熔炼工艺广泛应用于有色冶金行业，该工艺是充分利用细磨物料巨大的活性表面，强化冶炼反应过程的熔炼方法。有色金属闪速熔炼的技术特征是将深度脱水的粉状精矿(含水小于0.3%)，与热空气或氧气混合后，以高速度(60?70m/s)喷入反应塔内，在反应区产生高温(1450?1550°C)。闪速熔炼被较多应用于冰铜的冶炼，此工艺的一个突出优点是充分利用精矿粉的表面能和硫化物的燃烧热，从而达到产量大、能耗低、回收率高、污染小的目的。
【发明内容】
[0006]本发明实施例涉及一种电石闪速熔炼方法，至少可解决现有技术的部分缺陷。
[0007]本发明实施例涉及一种电石闪速熔炼方法，包括以下步骤:
步骤一，制备粉状碳基原料和粉状钙基原料，并对粉状碳基原料和粉状钙基原料进行干燥处理；
步骤二，将粉状碳基原料、粉状钙基原料及含氧气体由闪速炉的混合喷嘴同时高速喷入闪速炉内，形成一次燃烧反应区，该一次燃烧反应区温度控制在1600?2000°C，以在闪速炉的熔池内形成CaC2_CaO共熔层； 步骤三，通过设于闪速炉上的氧气喷吹机构向闪速炉内喷吹富氧气体，使由CaC2-CaO共熔层逸出的C0气体至少部分燃烧，形成二次燃烧喷溅区；
步骤四，闪速炉排料得到电石液。
[0008]作为实施例之一，所述二次燃烧喷溅区偏离所述一次燃烧反应区。
[0009]作为实施例之一，所述二次燃烧喷溅区形成于所述闪速炉的烟道附近的熔池内。
[0010]作为实施例之一，所述氧气喷吹机构包括氧枪，所述烟道设于所述闪速炉的顶部，所述氧枪竖直穿设于所述烟道上且枪位可调。
[0011]作为实施例之一，步骤一中，控制所述粉状碳基原料和粉状钙基原料的粒径均在0.07~1mm范围内。
[0012]作为实施例之一，步骤一中，控制所述粉状碳基原料和粉状钙基原料中的水分的重量百分比均在0.3%以下。
[0013]作为实施例之一，步骤二中，混合料中，碳与氧化钙的摩尔比为1.5:1~3:1，氧气耗量为 600~1600Nm3/t 碳。
[0014]作为实施例之一，步骤二中，混合喷嘴的喷吹速度大于50m/s。
[0015]作为实施例之一，所述含氧气体与所述富氧气体均为工业纯氧。
[0016]作为实施例之一，经所述烟道排出的烟气输送至煤气净化系统处理以回收利用。
[0017]本发明实施例至少实现了如下有益效果:采用闪速熔炼的方法生产电石，可充分利用粉状原料的活性表面，强化电石冶炼反应过程，降低反应温度，缩短反应时间；并且熔炼产生的部分C0，用于二次燃烧放热，促进电石熔炼充分反应。本发明提供的电石熔炼方法热效率高，熔炼过程快，有利于降低能耗、缩短冶炼时间，提高生产效率。
【附图说明】
[0018]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0019]图1为本发明实施例提供的一种电石闪速熔炼炉的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种电石闪速熔炼炉的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的电石闪速熔炼系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0021]实施例一
本发明实施例涉及一种电石闪速熔炼方法，包括以下步骤:
步骤一，制备粉状碳基原料和粉状钙基原料，并对粉状碳基原料和粉状钙基原料进行干燥处理。其中，制备原料过程中，控制所述粉状碳基原料和粉状钙基原料的粒径均在0.07~lmm范围内，使碳基原料和钙基原料呈细粉状，具有较高的表面活性，从而强化电石熔炼速率，降低反应温度。干燥处理过程中，控制所述粉状碳基原料和粉状钙基原料中的水分的重量百分比均在0.3%以下，使得碳基原料及钙基原料可用于闪速熔炼。
[0022]步骤二，将粉状碳基原料、粉状钙基原料及含氧气体由闪速炉101的混合喷嘴2同时高速喷入闪速炉101内，形成一次燃烧反应区3，该一次燃烧反应区3温度控制在1600?2000°C，以在闪速炉101的熔池内形成CaC2-CaO共熔层5。粉状碳基原料、粉状钙基原料及含氧气体在混合喷嘴2内均匀混合，并以高速喷入闪速炉101内，可有效提高反应速率，其中，混合喷嘴2的喷吹速度大于50m/s。电石生成过程的最基本特点是形成液态低温CaC2-CaO共熔物层，经过这一层，电石液才能不断提纯，并且该共熔物的存在使得电石可以在低于其熔点的条件下以熔融态排出熔炉。通过将一次燃烧反应区3温度控制在1600?2000°C，可以控制反应过程不断形成CaC2-CaO共熔层5。为此，控制混合料中碳与氧化钙的摩尔比为1.5:1~3:1，氧气耗量为600~1600Nm3 /t碳，可满足上述要求，获得良好的反应效果。其中，一部分碳基原料与氧气燃烧放热；一部分碳基原料与钙基原料迅速反应生成电石CaC2，反应过程产生的C0则可与氧气燃烧形成辅助放热，反应产生CaC2_CaO共熔物落入熔池，形成CaC2_CaO共熔层5，CaC2_CaO共熔层5内的CaO与C继续反应生成电石CaC2。反应过程中可实时测定该一次燃烧反应区3温度，以及时调整混合料中各原料的加入量，使得熔炼反应持续稳定进行。
[0023]步骤三，通过设于闪速炉101上的氧气喷吹机构向闪速炉101内喷吹富氧气体，使由CaC2-CaO共熔层5逸出的C0气体至少部分燃烧，形成二次燃烧喷溅区4。上述步骤二中所形成的CaC2-CaO共熔层5内由于CaO与C继续反应会产生C0，因此可利用C0的二次燃烧放热为一次燃烧反应区3内电石熔炼及CaC2_CaO共熔层5内电石生产反应提供热量支持，促进电石熔炼反应更快、更充分，有效提高电石液中电石的纯度。作为优选，可使得该二次燃烧喷溅区4形成于所述闪速炉101的烟道9附近的熔池内，具体可以为烟道9的抽风口下方的熔池区域或该区域附近，该区域及周围由于处于气体量集中的区域，因此C0的浓度较高，包括由上述CaC2_CaO共熔层5内逸出的C0、步骤二中碳基原料与氧气不完全燃烧产生的C0以及钙基原料与碳基原料反应产生的C0，因此可获得较好的燃烧放热效果。另外，优选地，所述二次燃烧喷溅区4偏离所述一次燃烧反应区3，即二次燃烧喷溅区4不与一次燃烧反应区3重叠，避免喷入的富氧气体与碳基原料反应造成碳基原料消耗过多而与钙基原料反应的量不足，影响电石熔炼产量及生产效率。
[0024]步骤四，闪速炉101排料得到电石液。随着反应的进行，共熔层5