在电石生产中,要想得到优质、高产、低耗的电石,主要是运用电石生产的客观规律,依靠人的生产技能,最大限度发挥人的主观能动性。
在电石炉内,要求反应速度高,副反应少,以提高产量、质量和降低各项消耗。因此,必须提高石灰质量、减少杂质含量,并要求石灰质软、疏松、反应性强和合适的粒度。
要想得到优质的石灰,必须对石灰石进行选择,还要选取适当的煅烧条件。
石灰石化学成分要求:(可参照国标)
碳酸钙96%(相当于氧化钙大于53.5%)
氧化镁1%
二氧化硅1%
氧化镁+氧化铝1%
P0.%
S0.1%
对石灰的化学成分要求:
氧化钙92%
氧化镁1.8%
二氧化硅1.8%
氧化镁+氧化铝1.8%
石灰中的杂质对电石生产有什么危害?石灰中的杂质对电石生产十分有害。当炉料在电炉内反应生产碳化钙的同时,各种杂质也进行下列反应:
SiO2+2C→Si+2CO-千卡(℃时反应)
Fe2O3+3C→2Fe+3CO-千卡(℃时反应)
Al2O3+3C→2Al+3CO-千卡(℃时反应)
MgO+2C→Mg+CO-千卡
因此,在电石炉中不但多消耗电能,而且又多消耗碳材。根据物料平衡,得出各类杂质的还原率如下:
MgO:80-%
SiO2:40-60%
Al2O3:5-10%
Fe2O3:3-50%
经过实践证明,杂质的还原率与电石发气量有一定的关系,另附图表。电石的发气量越高,杂质的还原率越高,在相同的石灰条件下,质量越高,杂质还原越完全,电耗越高。
各种杂质中,氧化镁对电石生产的危害较大。氧化镁在熔融区迅速被还原成金属镁,而使熔融区成为一个强烈的高温还原区。镁蒸气从这个炽热的区域大量逸出时,其中一部分镁与一氧化碳立即起反应,生成氧化镁:
Mg+CO=MgO+C+千卡(熔融区)
反应生成的高温使局部硬壳被破坏,使液体电石继之外流,与耐火砖衬接触,侵蚀了炉衬。
另一部分镁蒸气上升到炉料表面,与一氧化碳或炉气中的氧气反应:
2Mg+O2=2MgO+.6千卡(炉面)
放出大量的热,使料面结成大块,阻碍炉气排出,引起支路电流。在密闭炉上还会阻塞炉气排出。
上述两种氧化反应都放出大量的热。由于这些热量在炉料上部放出,给操作带来了困难。更重要的是,这部分热量对炉体也会产生不良影响,反应热能使熔池破坏,会使电石堵在流出口内,甚至完全堵塞流出口。最严重的时候,熔池由于失去周围的硬壳,造成耐火砖的烧毁。(新开炉时,负荷不能升高太快)
氧化镁的还原作用会降低电能效率和电石产量,并增加碳材消耗。还原产物镁的燃烧,妨碍炉子的操作和运行,甚至毁坏炉衬。
通常炉气把原料中的氧化镁还原后带走85%,其余15%留在熔融区,与氮反应生成氮化镁,使电石发粘,在炉内不易流出,影响正常生产。
氧化镁对电石炉功率发气量的影响,石灰中每增加1%的氧化镁,功率发气量将下降10-15%。
二氧化硅在电石炉内被还原成硅,一部分在炉内生成碳化硅,沉积于炉底,形成炉渣的主要成分,造成炉底升高;一部分与铁作用生成硅铁,损坏炉壁铁壳,出炉时会烧坏炉嘴和冷却锅等设备。
二氧化硅的含量对功率发气量有一定的影响,基本上呈负相关关系,另见附表。
氧化铝在电石炉内不能全部被还原成铝,一部分混在电石里,降低电石的质量,大部分成为粘度很大的炉渣,沉积于炉底,使之抬高。严重时炉眼上移,造成操作条件恶化。
氧化铁在电石炉内与硅反应生成硅铁,其危害如前所述。
硫和磷与氧化钙反应生成磷化钙和硫化钙,混在电石中。前者有引起自燃爆炸的危险,后者在乙炔气燃烧和参与反应时,变成二氧化硫,对金属有腐蚀作用。
什么叫生烧石灰,为什么要控制生烧率?石灰石中含有96%以上的碳酸钙,当温度达到℃时,分解放出二氧化碳。温度越高,分解速度越快。如果从表面到最内层都达到℃时,则可以得到完全分解的石灰。反之,中心温度没有达到,碳酸钙还来不及分解,就从窑内卸出来,这样的石灰就叫做生烧石灰。因此,在石灰石粒度相差悬殊的情况下,大块石灰石中心部位来不及分解,多含有生烧。
在电石炉内,生烧石灰要进一步分解,分解石灰石需要热量,这个热量要由电来供给,增加了电耗。生烧中有二氧化碳的计入,实际上等于提高了炉料的配比,打乱生产秩序,一般要求生烧小于4%。
生烧率与石灰石的结晶有关,致密质的石灰石,结晶在10*10-6厘米以下,即使温度很高,把生烧控制在2%以下,也不会发生过烧现象。结晶质的石灰石,结晶度大,如果温度较高,大部分石灰会裂成粉末,其生烧率不能控制太低。另外,含二氧化硅量高的石灰石,烧出的石灰容易风化,不得不控制较高的生烧。
含二氧化硅高的石灰石,如果温度超过℃时,不仅容易风化,而且还容易生成熔块结瘤:
2CaO+SiO2=Ca2SiO4+29千卡
如果控制温度在℃以下,则又增加生烧量,所以要求石灰石杂质要少,粒度要均匀。
什么叫过烧石,过烧石灰对电石有什么危害?石灰石分解放出二氧化碳后,不但本身产生许多气孔,而且体积还要缩小10-15%。如果石灰石在窑内停留时间过长或温度过高,石灰石的结晶单元就逐渐排列得整齐致密起来,原来疏松多孔的石灰就变得坚硬石灰,它的体积就缩小得更多,体积比原来缩小43%左右,这样的石灰就是过烧石灰。
过烧石灰坚硬致密,活性度很低,降低了反应速度。(并且体积缩小后,接触面积也减小,引起炉料电阻下降,电极容易上台?)。炉料在电极四周的停留时间长,红料增多,温度升高,电阻减小,支路电流增大。
粉化石灰对生产有什么影响?在生产和贮运石灰过程中,因接触空气而生成一部分粉化氢氧化钙,另外碳材中的水分对石灰也有风化作用。氢氧化钙在电石炉内进行如下反应:
Ca(OH)2→CaO+H2O-26千卡
H2O+C→CO-39.6千卡
粉化石灰不仅要多消耗电能和碳材,并且粉末量较多时,容易使电极附近料层结成硬壳,发生喷料和棚料现象。
棚料有两个坏处,一是降低了炉料自由下落的速度,减少了投料量,电石减产。二是阻碍炉气自由排出,增加炉压,发生喷料和塌料等不正常现象。炉压不稳定,防爆孔炸开和炉面窜火,烧坏炉面皮管等设备。
石灰中的氢氧化钙含量与功率发气量的关系为:PL=-8.4*[Ca(OH)2%],呈负相关的关系。
石灰粒度多大合适?石灰的粒度对电石生产是十分重要的。粒度过大,接触面小,反应较慢;粒度过小,炉料透气性不好。
石灰的粒度要和电石炉容量大小以及碳材粒度大小配合起来研究,一般容量越大,粒度可以相对较大。通常在00-千伏安的电炉上,石灰的粒度为20-40毫米。
炉料中如果存在5毫米以下的粒子,则对电石炉的影响较大。其含量与功率发气量呈明显的负相关关系。
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