本发明涉及电石制备领域，具体涉及一种由半焦粉制备电石用复合粘结剂以及制备电石的方法。
背景技术：
电石作为一种重要的基础化工原料，在保障国民经济平稳快速增长、满足相关行业需求等方面发挥着重要的作用。中国的能源分布少油缺气、煤炭相对丰富，使得电石在今后的国民经济发展中具有不可替代的重要作用。近年来，中国已成为世界第一电石生产和消费大国。2010年，世界电石产能约2700万吨。其中，中国电石产能约占世界总产能的96％。
目前，电石生产技术存在能耗高、污染严重、生产能力低的缺点。并且，电石产品市场受原油价格波动的影响很大，不能适应可持续发展和循环经济的要求。
半焦是以弱黏煤和不黏煤为主要原料，通过快速热解技术，得到的具有高化学活性、高比电阻、高固定碳、低灰、低硫等优良特性的物质。这些良好的特性，以及较低的市场价格，使得半焦被广泛应用于电石行业代替焦炭。但是，半焦的比表面积、孔体积较小，本身粘结性很差，与生石灰混合难以成型，高温热解易粉化。
因此，为了得到满足入炉要求的电石冶炼球团，本领域亟需一种能够为工业上电石生产所需的粘结剂。
技术实现要素：
鉴于上述问题，本发明旨在提供一种半焦粉制备电石用复合粘结剂，并提供了一种利用该复合粘结剂制备电石的方法。本发明可利用半焦粉制备复合粘结剂，解决了半焦粉的再利用问题，由该复合粘结剂制备的型球热强度高，粉化率低，并且，可降低电石冶炼的温度，实现节能降耗。
本发明提供了一种半焦粉制备电石用复合粘结剂，所述复合粘结剂包括40～50重量份的粉煤灰、10～20重量份的胶粉聚苯颗粒保温浆料、40～50重量份的肥煤。
优选的，所述粉煤灰中的sio2含量为45～65wt％，al2o3含量为20～35wt％。所述粉煤灰的粒度≤0.15㎜，含水量≤4wt％。
优选的，所述胶粉聚苯颗粒保温浆料的粒度≤0.15㎜，含水量≤8wt％。
优选的，所述肥煤的粒度≤0.15㎜，含水量≤8wt％，粘结指数≥50。
本发明还提供了一种利用上述复合粘结剂制备电石的方法，包括步骤：
将半焦粉与生石灰混合，得到混合原料；
向所述混合原料中加入所述复合粘结剂，得到混合物料；
所述混合物料在15～20mpa的压力下挤压成型，得到型球；
将所述型球送入热解炉中热解，得到电石。
上述制备电石的方法中，所述半焦粉选用长焰煤粉。
优选的，所述混合原料中，所述半焦粉与所述生石灰的质量比为：1:1.2～1.6。
优选的，所述复合粘结剂与所述混合原料的质量比为：0.05～0.2:1。
优选的，所述半焦粉的含水量≤7wt％、粒度≤3㎜、固定碳含量≥70wt％。
优选的，所述生石灰的粒度≤0.15㎜、氧化钙含量≥85wt％。
本发明通过利用半焦粉、生石灰、复合粘结剂，经混合、成型、热解还原冶炼制备得到高品质的电石。本发明可降低热解过程的电石冶炼温度，实现节能减耗。选用较难处理的工业废弃物--半焦，作为制备电石的碳素原料，同时解决了半焦粉尘含量高、易粉碎、难运输的问题，并具有较高的经济效益。
利用本发明的复合粘结剂制备的型球，其强度较大。型球热解过程中的热强度也较大，降低了型球热解过程中的粉化率。所制备的型球可满足入炉和倒运的要求。在制备型球时，本发明采用的为干法冷压成型的工艺，能够避免生石灰的消化问题，有效降低能耗和设备的成本，并且操作过程比较方便。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。
针对现有技术存在的问题，本发明首先提出了一种用于半焦粉制备电石的复合粘结剂。本发明提出的复合粘结剂的组成为：40～50重量份的粉煤灰、10～20重量份的胶粉聚苯颗粒保温浆料、40～50重量份的肥煤。并且，复合粘结剂中该三种原料的重量百分比之和为100％。
在本发明的优选实施例中，粉煤灰中sio2的含量为45～65wt％，al2o3的含量为20～35wt％(wt％为质量百分数)。粉煤灰的粒度≤0.15㎜，含水量≤4wt％。本发明采用的粉煤灰为工业废弃物。在处理该工业废弃物时，采用堆放或排放的处理方式，容易导致环境污染。本发明提出利用粉煤灰制备复合粘结剂的思路，可以实现废弃物的回用，并有效解决环境污染问题，具有较高的经济效益。同时，粉煤灰的化学组成与粘土质相似，能有效改善电石原料的耐高温性能，减轻颗粒分离，具有良好的和易性，实现与胶粉聚苯颗粒保温浆料有效混合。
在本发明的优选实施例中，胶粉聚苯颗粒保温浆料的粒度≤0.15㎜，含水量≤8wt％。本发明中的胶粉聚苯颗粒保温浆料是由聚苯颗粒胶粉料与聚苯颗粒骨料组成的。其中，胶粉聚苯颗粒保温浆料中各组分的比例为：聚苯颗粒胶粉料：聚苯颗粒骨料：水＝25kg：200l：25kg。
其中，聚苯颗粒胶粉料由无机胶凝材料、高分子有机粘结材料、高粘度保水剂以及多种纤维，通过混合后干拌而成。本发明制备的聚苯颗粒胶粉料具有粘结强度高、抗滑坠能力强、耐冻融、耐老化、抗降解能力强、吸水率低、水蒸气渗透性强的优点。
聚苯颗粒骨料由废旧的聚苯乙烯塑料粉碎后制成。本发明中，聚苯颗粒骨料的重量较轻，并且导热系数较低。该聚苯颗粒骨料能够用作保温材料的主要成份。
在本发明的优选实施例中，肥煤的粒度≤0.15㎜，含水量≤8wt％，粘结指数g≥50。
基于上述半焦粉制备电石用复合粘结剂，本发明还提出了一种制备电石的方法。该方法包括如下步骤：
(1)原料的混合
将半焦粉、生石灰混合均匀，得到混合原料。本发明中，控制半焦粉与生石灰的质量比为：1:1.2～1.6。
本发明选用半焦作为电石生产过程的碳素原料，解决了半焦粉尘大、易粉碎、难运输的问题。本发明选用的半焦粉含水量≤7wt％、粒度≤3㎜、固定碳含量≥70wt％。在本发明的优选实施例中，半焦粉选用长焰煤粉。本发明中，也可选用其他种类的半焦粉。
本发明中，生石灰的粒度≤0.15㎜、烧损率≤2wt％。生石灰中，氧化钙的含量≥85wt％。
然后，向上述混合原料中加入复合粘结剂，均匀混合，得到混合物料。本发明中，复合粘结剂与混合原料的质量比为：0.05～0.2:1。
(2)制备型球
将上述步骤得到的混合物料进行挤压成型，得到型球。本发明中，控制挤压成型过程的压力为15～20mpa。
本发明采用干法冷压成型，避免了混合物料中生石灰的消化问题，有效降低了设备和能耗的成本，并且操作起来比较方便。
(3)型球热解
将上述步骤得到的型球送入热解炉中进行热解，制备得到电石。本发明中，控制热解炉的热解温度为850～950℃。并且，控制热解的时间为27～33min。
实施例1
(1)复合粘结剂的制备
称取88g粉煤灰、22g胶粉聚苯颗粒保温浆料、110g肥煤，并放入混料机中均匀搅拌混合，得到复合粘结剂。
(2)制备电石
①取1000g含水量为4wt％的半焦粉，将其与1200g生石灰混合，均匀搅拌混合，得到混合原料。
②取220g复合粘结剂与混合原料混合，并均匀搅拌，得到混合物料。
③在15mpa的压力下，将混合物料压制成型，得到型球。型球的规格为：4㎝×3㎝×1.6㎝。每个型球的重量约为10g。
④将型球送入热解炉中，在850℃的温度条件下热解30min，得到电石。
本实施例中，热解前型球的平均抗压强度为651n/个，热解后得到电石的平均抗压强度为462n/个。
实施例2
(1)复合粘结剂的制备
称取220g粉煤灰、88g胶粉聚苯颗粒保温浆料、132g肥煤，并放入混料机中均匀搅拌混合，得到复合粘结剂。
(2)制备电石
①取846g含水量为5wt％的半焦粉，将其与1354g生石灰混合，均匀搅拌混合，得到混合原料。
②取440g复合粘结剂与混合原料混合，并均匀搅拌，得到混合物料。
③在19mpa的压力下，将混合物料压制成型，得到型球。型球的规格为：4㎝×3㎝×1.6㎝。每个型球的重量约为10g。
④将型球送入热解炉中，在900℃的温度条件下热解27min，得到电石。
本实施例中，热解前型球的平均抗压强度为578n/个，热解后得到电石的平均抗压强度为422n/个。
实施例3
(1)复合粘结剂的制备
称取44g粉煤灰、22g胶粉聚苯颗粒保温浆料、44g肥煤，并放入混料机中均匀搅拌混合，得到复合粘结剂。
(2)制备电石
①取1000g含水量为5wt％的半焦粉，将其与1200g生石灰混合，均匀搅拌混合，得到混合原料。
②取110g复合粘结剂与混合原料混合，并均匀搅拌，得到混合物料。
③在20mpa的压力下，将混合物料压制成型，得到型球。型球的规格为：4㎝×3㎝×1.6㎝。每个型球的重量约为10g。
④将型球送入热解炉中，在950℃的温度条件下热解27min，得到电石。
本实施例中，热解前型球的平均抗压强度为546n/个，热解后得到电石的平均抗压强度为396n/个。
对比例1
①取1000g含水量为5wt％的半焦粉，将其与1200g生石灰混合，均匀搅拌混合，得到混合原料。
②取110g粉煤灰与混合原料混合，并均匀搅拌，得到混合物料。
③在20mpa的压力下，将混合物料压制成型，得到型球。型球的规格为：4㎝×3㎝×1.6㎝。每个型球的重量约为10g。
④将型球送入热解炉中，在950℃的温度条件下热解27min，得到电石。
本对比例中，热解前型球的平均抗压强度为234n/个，热解后得到电石的平均抗压强度为178n/个。
对比例2
①取1000g含水量为5wt％的半焦粉，将其与1200g生石灰混合，均匀搅拌混合，得到混合原料。
②取110g肥煤与混合原料混合，并均匀搅拌，得到混合物料。
③在20mpa的压力下，将混合物料压制成型，得到型球。型球的规格为：4㎝×3㎝×1.6㎝。每个型球的重量约为10g。
④将型球送入热解炉中，在950℃的温度条件下热解27min，得到电石。
本对比例中，热解前型球的平均抗压强度为357n/个，热解后得到电石的平均抗压强度为364n/个。
通过对比例和实施例可得，利用本发明的复合粘结剂制备的电石冶炼型球强度较大，在热解炉内的热强度较大，粉化率低，并且可制备得到高品质电石。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。