本發明屬于電石的制備領域，具體涉及一種制備電石的方法。
背景技術：
電石作為一種重要的化工原料，主要用于生產乙炔和乙炔基化工產品，曾被譽為“有機合成工業之母”。從我國能源分布上考慮，“富煤、貧油、少氣”是我國能源結構的典型特征，煤炭是我國的主要能源，約占一次能源的70％，因此，電石生產對于工業經濟發展意義重大。
傳統電石生產主要采用電熱法，即以塊狀生石灰和塊狀焦炭為原料，在電石爐內由電弧加熱到2000攝氏度以上按方程CaO+3C＝CaC2+CO高溫冶煉生產電石。從對碳素原料的要求考慮，傳統電石生產工藝主要存在以下缺陷：(1)要求碳素材料的粒度在5-30mm、固定碳含量>84％、灰分<15％，能夠滿足這些要求的只有焦炭、半焦、石油焦以及一些優質無煙煤，而這些原料儲量十分有限，價格不菲；(2)在原料破碎過程中會伴有15-20％的原料由于粒度小于5mm而被廢棄，造成資源的嚴重浪費；(3)電石生產中主要采用塊狀碳素原料和石灰，傳質和傳熱效率低，反應速率較低，電石冶煉爐熱效率僅為50％左右，電耗高達3250kWh/t電石左右。可見，碳素原料的質量直接影響電石的產量、質量、電力單耗和成本等經濟指標。
從原煤的性質考慮，原煤中含有灰、硫及其他少量礦物質。大部分原煤的灰分都高于電石原料的灰分要求上限，需對原煤進行分選脫灰處理。按分選介質的不同可分為濕法分選和干法分選兩大類，濕法分選過程中煤與水充分接觸，增大選煤產品水分和后續碳素原料的脫水能耗；而常用的干法分選采用常溫空氣作為分選介質，原煤的表面水分增加了顆粒之間的接觸粘附幾率，導致實際分選效果變差。另外，近年來，隨著煤炭機械化開采程度的提高，原煤在開采過程中的粉煤含量占到40-60％，硬度較差的低階煤甚至占到70％左右，這顯然與傳統的電石生產工藝要求碳素原料的粒度大于5mm是相悖的。
技術實現要素：
為解決傳統電石生產工藝對原料要求苛刻、高耗能、高污染、低效益等缺點，拓寬電石碳基原料的范圍，本發明提出了一種新的電石制備工藝。
本發明提供的制備電石的方法包括如下步驟：
準備低階煤粉、液化殘渣粉和石灰粉；
將所述低階煤粉、所述液化殘渣粉和所述石灰粉混合均勻，再壓制成型，制備型球；所述低階煤粉與所述液化殘渣粉的質量比為6:4-9:1；
將所述型球進行干餾，制備活性球團、焦油和煤氣；
將所述活性球團進行冶煉，制備電石。
在本發明的一個實施方案中，所述低階煤粉與所述液化殘渣粉的質量比7:3-8:2。
在本發明的一個實施方案中，采用保溫輸送的方法將所述活性球團從干餾裝置送到電石冶煉裝置。
在本發明的一個實施方案中，所述低階煤粉的粒徑≤0.15mm。
在本發明的一個實施方案中，所述液化殘渣粉的粒徑≤0.15mm。
在本發明的一個實施方案中，所述石灰粉的粒徑≤3mm。
在本發明的一個實施方案中，在600-950℃的溫度下對所述型球進行干餾。
在本發明的一個實施方案中，在17-22MPa的壓力下制備所述型球。
在本發明的一個實施方案中，在溫度≥1700℃的條件下冶煉所述活性球團，制備電石。
在本發明的一個實施方案中，所述低階煤粉和所述液化殘渣粉的總量與所述石灰粉的質量比為0.7:1-1.1:1。
本發明將液化殘渣與低階煤和石灰石混合后制備型球，再用型球制備電石，利用了液化殘渣的粘結性，解決了液化殘渣處理費用高、低階粉煤與石灰粉成型后球團強度低，干餾過程中易粉化的問題。
本發明將干餾和電石冶煉等工藝耦合，解決了傳統電石生產工藝對原料要求苛刻、高耗能、高污染、低效益等缺點，拓寬了電石碳基原料的范圍，降低了電石的生產成本，提高了產品的附加值。
附圖說明
圖1為本發明實施例提供的一種制備電石的工藝流程圖。
具體實施方式
下面具體說明本發明的實施例，以更明晰地闡述本發明。顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部實施例。基于本發明的實施例，本領域普通技術人員在不付出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
如圖1所示，本發明提供的制備電石的方法包括如下步驟：
準備低階煤粉、液化殘渣粉和石灰粉；
將低階煤粉、液化殘渣粉和石灰粉混合均勻，再壓制成型，制備型球；
將型球進行干餾，制備活性球團、焦油和煤氣；
將活性球團進行冶煉，制備電石。
液化殘渣是煤加氫液化過程中產生的一種高炭、高灰、高硫的副產物，其粘結性也非常高，但難以處理。煤液化殘渣的量占到原料煤的總質量的30％左右，其中殘渣炭含量高達50-70％，其有效利用不僅可以解決環境污染，而且將對煤液化過程中的熱效率和經濟性產生很大的影響。
低階煤粘結性很差，低階煤和石灰石制得的型球的強度也不高，在電石冶煉過程中容易碎裂，影響電石的得率。
本發明將液化殘渣與低階煤和石灰石混合后制備型球，再用型球制備電石，利用了液化殘渣的粘結性，解決了液化殘渣處理費用高、低階粉煤與石灰粉成型后球團強度低，干餾過程中易粉化的問題。
低階煤粉與液化殘渣粉的質量比為6:4-9:1。此比例過大或過小，制得的型球的強度都不太好。經過大量的實驗發現，低階煤粉與液化殘渣粉的最佳比例為7:3-8:2。
低階煤粉和液化殘渣的總量與石灰粉的質量比不需要特別限定，經過大量實驗發現，其質量比為0.7:1-1.1:1時，制得的型球的強度較好，且電石的質量好。
低階煤粉、液化殘渣粉及石灰粉的粒徑并不需要特別限定，但其粒徑越小，越容易混合均勻，因此制得的型球的強度越好。此外，低階煤粉、液化殘渣粉及石灰粉的粒徑越小，冶煉電石的效果越好。本發明中，低階煤和液化殘渣粉的粒徑優選≤0.15mm，石灰粉的粒徑優選≤3mm。
型球干餾的溫度也不需要特別限定。經過大量的實驗發現，在600-950℃的溫度下對型球進行干餾，干餾的效果好且不浪費熱能。
低階煤粉、液化殘渣粉和石灰粉混合后成型的壓力也不用特別限定，只要能將其壓制成型即可。若成型壓力越大，制得的型球的強度越好，在冶煉電石的過程中越不容易破碎。但成型壓力太大，對成型設備的磨損較大，且能耗也大。經過大量的實驗發現，成型壓力在17-22MPa即可滿足要求。
冶煉電石的溫度也不需要特別限定，只要能使活性球團反應，制得電石即可。經過大量的實驗發現，電石的冶煉溫度≥1700℃，活性球團的反應就比較好，制得的電石的質量也比較好。當然，冶煉溫度也不能無限高，浪費熱能。
型球干餾后，剩下的活性球團熱量很高，可采用保溫輸送的方法將其從干餾裝置運送至電石冶煉裝置，降低系統的能耗。
下面參考具體實施例，對本發明進行說明。下述實施例中所取工藝條件數值均為示例性的，其可取數值范圍如前述發明內容中所示。下述實施例所用的檢測方法均為本行業常規的檢測方法。
下列具體實施例中，均按重量份數稱取所用原料，每份重量一致。下述實施例中型球和活性球團的冷壓強度按工業型煤冷壓強度測試方法(MT/T 748-1997)進行測試，機械強度按煤的機械強度測試方法(GB/T15458-1995)進行測試。
實施例1
準備原料：將褐煤、液化殘渣和石灰石破碎，選取粒徑≤0.15mm的煤粉和液化殘渣粉，選取粒徑≤3mm的石灰粉。
混合：取8份煤粉、2份液化殘渣粉和14.3份石灰粉，將其混合均勻。
成型：在22MPa的壓力下，將混合均勻的煤粉、液化殘渣粉和石灰粉壓制成型，制成型球。
干餾：在900℃下對制得的型球進行干餾，制得活性球團、焦油和煤氣。
電石冶煉：在1700℃下將所述活性球團進行冶煉，制備電石。
檢測型球和活性球團的機械強度和冷壓強度，其結果如表1所示。干餾產物的產率及電石的發氣量見表2。
實施例2
準備原料：將褐煤、液化殘渣和石灰石破碎，選取粒徑≤0.1mm的煤粉和液化殘渣粉，選取粒徑≤2mm的石灰粉。
混合：取9份煤粉、1份液化殘渣粉和9份石灰粉，將其混合均勻。
成型：在17MPa的壓力下，將混合均勻的煤粉、液化殘渣粉和石灰粉壓制成型，制成型球。
干餾：在600℃下對制得的型球進行干餾，制得活性球團、焦油和煤氣。
電石冶煉：在1900℃下將所述活性球團進行冶煉，制備電石。
檢測型球和活性球團的機械強度和冷壓強度，其結果如表1所示。干餾產物的產率及電石的發氣量見表2。
實施例3
準備原料：將長焰煤、液化殘渣和石灰石破碎，選取粒徑≤0.12mm的煤粉和液化殘渣粉，選取粒徑≤2.5mm的石灰粉。
混合：取7份煤粉、3份液化殘渣粉和10份石灰粉，將其混合均勻。
成型：在20MPa的壓力下，將混合均勻的煤粉、液化殘渣粉和石灰粉壓制成型，制成型球。
干餾：在850℃下對制得的型球進行干餾，制得活性球團、焦油和煤氣。
電石冶煉：在2000℃下將所述活性球團進行冶煉，制備電石。
檢測型球和活性球團的機械強度和冷壓強度，其結果如表1所示。干餾產物的產率及電石的發氣量見表2。
實施例4
準備原料：將長焰煤、液化殘渣和石灰石破碎，選取粒徑≤0.08mm的煤粉和液化殘渣粉，選取粒徑≤1.5mm的石灰粉。
混合：取6份煤粉、4份液化殘渣粉和12.5份石灰粉，將其混合均勻。
成型：在19MPa的壓力下，將混合均勻的煤粉、液化殘渣粉和石灰粉壓制成型，制成型球。
干餾：在950℃下對制得的型球進行干餾，制得活性球團、焦油和煤氣。
電石冶煉：在1800℃下將所述活性球團進行冶煉，制備電石。
檢測型球和活性球團的機械強度和冷壓強度，其結果如表1所示。干餾產物的產率及電石的發氣量見表2。
表1型球和活性球團的強度測試結果
表2干餾產物產率(收到基)及電石發氣量
從表1可知，本發明所列舉的實施例制備出的型球的機械強度均大于85％，冷壓強度均大于520N/個；制得的活性球團的機械強度均大于80％，冷壓強度均大于530N/個。由此可見，按照本發明提供的方法制備出的型球和活性球團強度好，便于運輸、儲存和使用。
從表2可知，采用低階煤、液化殘渣和石灰石制備出的活性球團產率較高，由其制得的電石的發氣量也比較大。
綜上，本發明將液化殘渣與低階煤和石灰石混合后制備型球，再用型球制備電石，利用了液化殘渣的粘結性，解決了液化殘渣處理費用高、低階粉煤與石灰粉成型后球團強度低，干餾過程中易粉化的問題。
本發明將干餾和電石冶煉等工藝耦合，解決了傳統電石生產工藝對原料要求苛刻、高耗能、高污染、低效益等缺點，拓寬了電石碳基原料的范圍，降低了電石的生產成本，提高了產品的附加值。
再次說明，以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書所作的等效結構或等效流程變換，例如各實施例之間技術特征的相互結合，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。