電石生產工藝介紹(編輯修改稿)
2024-12-16 23:29 本頁面
【文章內容簡介】 十分巨大的。要想提高爐溫，主要是靠生產高質量的電石，相應地也要提高電石爐的負荷。在這種情況下，爐膛內的電阻將會下降，電極不容易深入到適當?shù)奈恢?，甚至出現(xiàn)明弧操作，這 就會降低各項技術經濟指標。通常采用的辦法為：適當提高電流電壓比，使其能在電阻較低的情況下，仍然進行閉弧操作；摻用部分比電阻較大的碳素材料等。 從相圖上還要以看出，如果要生產 300 升 /公斤發(fā)氣量以上的電石，爐溫至少要在 1980℃以上，最好是 2020℃。爐溫越高，電石成份就越高。另外，如果配比低了，就是盡燒也不會有高質量的電石。 69%的電石凝固后，電石中是混成一片，沒有電石的晶體，而成份高的電石中才有電石的結晶體鑲嵌在 69%成份的電石的凝固體中間。電石成份越高，結晶體越多。 爐料配比，通常 以 100 公斤石灰配合多少公斤碳素材料來表示。 電石生成反應： CaO＋ 3C CaC2+CO 56 3 12 64 按上式計算，理論上制得一噸電石需消耗氧化鈣： 641000 56=875 公斤 需消耗純碳： 641000 36＝ 563 公斤 純爐料配比＝ 875563 100％＝ ％ 上式說明 100 公斤純石灰完成生成電石需配入 。實際上工業(yè)電石爐不可能采用純原料，也不可能生產純 電石，因此實際生產中計算爐料配比必須原料中的雜質含量，以及在生產過程中物料損失等因素，由生產實踐得出經驗公式： 爐料配比＝ DEBA FBC ???? ??? 9 式中： A――石灰中氧化鈣含量 B――電石中碳化鈣含量 C――碳素原料中固定碳含量 D――電石中游離氧化鈣含量 E――投爐石灰損失量 F――投爐碳素原料損失量 據(jù)我廠情況： A＝ % B=% C=83% D=% E=2% F=% 爐料配比＝ ???? ??? ＝ ％ 上述求得為碳素材料無水份的配比，稱為干基配比，密閉爐用焦炭含水量為 1％，考慮碳素材料帶水時： 爐料配比＝ ＝%)11( ?=% 即：石灰：焦炭＝ 4 電石爐有關參數(shù) 討論 、 電流電壓比 電石爐容量不同，其最佳電流電壓比不同，一般來說電石爐容量越大，其最佳電流電壓比也越大?？捎霉接嬎悖海?I2/U2） 最佳 ＝ Kg 式中： Kg――流壓比系數(shù)，一般取 31～ （ I2/U2） 最佳 ＝ Kg＝ ＝ 414 對于同容量的電石爐，其電流電壓比大，會使電極容易深入爐料而閉弧生產，熱效率較高。但電流電壓比過大，電極插入爐料應會太深，減少熔池的高度和體積而降低產量，同時易燒壞爐底。這時功率因數(shù)和電效率也較低。電石生產時，往往采用兩臺變壓器并聯(lián)的方法來提高電流電壓比，或采用單臺變壓器負荷生產的方法來提高電流電壓比。 電極直徑 電極直徑決定于電極的電流密度， 而允許的電流密度與所使用的電極糊質量相關。電極的電流密度選得過大，則電極直徑過小 ，會增加電極的電阻電耗，電 極容易因過焙燒而硬斷，也會縮小電石爐熔池；電極電流密度選得過小，則電極直徑過大，雖然能擴大熔池，還可減干基配比 1水份 10 少電極電阻電耗，但電極不易深入爐料，且會增加熱損耗而降低熱效率，電極焙燒不足易軟斷，電弧溫度也會降低，對生產不利。所以，必須選用合適的電極電流密度和電極直徑。 電極同心圓 合理的同心圓直徑是閉弧生產、優(yōu)質高產低消耗的條件。電極同心圓是由電極直徑、電流電壓比、電極間距、電位、電石反應區(qū)電能密度等所決定的，而首先是取決于電極直徑。同心圓選得過大，三相熔池容易不通，出爐困難，易翻液體，中心區(qū)熱量不集中，溫度不高，難以得到高質量的電石；同心圓選得過小，三角區(qū)易重疊，熱量過于集中，爐料站不住，熱量損失大，產量不高，電耗高。 爐膛內徑 爐膛內徑太小，爐墻易損，爐膛內徑太大，則會增加電石爐的建筑面積，增加投資，也會使短網長度增加，增大電耗，降低電效率，同時也易增加出爐的難度。 爐膛深度 爐膛深度太淺，爐料層太薄，蓄熱困難，表面散熱損失大，不但會降低電石產量，且電極離爐底過近，電弧燃燒過于集中，易損壞爐底，也會迫使電極上升，較難閉弧生產。爐膛太深，不僅會減少電石反應區(qū)的電能密度，降低電石質量，且會使出爐困難。 影響電石消耗的因素 原料中雜質的影響 原料中的雜質主要包括氧化鎂、氧化硅、氧化鐵、氧化鋁等。 當爐料在電爐內反應生成碳化鈣的同時，各種雜質也進行反應： SiO2+2C=Si+2CO574kJ Fe2O3+3C=2Fe+3CO452kJ Al2O3+3C=2Al+3CO1218kJ MgO＋ C＝ Mg＋ CO486kJ 上述反應不僅消耗電能和碳材，而且影響操作，破壞爐底，特別是氧化鎂在熔融區(qū)迅速還原成金屬鎂，而使熔融區(qū)成為一個強烈的高溫還原區(qū)，鎂蒸氣從這個熾熱的區(qū)域大量逸出時，其中一部分鎂與一氧化碳立即起反應，生成氧化鎂： Mg＋ CO＝ MgO＋ C＋ 489kJ 此時，由于反應放出強熱形成高溫，局部硬殼遭到破壞，使帶有雜質（ Si、 Fe、 Al、 Mg）的液態(tài)電石侵蝕了爐底。 另一部鎂上升到爐料表面，與一氧化碳或空氣中的氧反應： Mg＋ 21 O2＝ MgO＋ 614kJ 11 當鎂與氧反應時，放出大量的熱，使料面結塊，阻礙爐氣排出，并產生支路電流。還破壞局部爐殼，甚至使熔灺遭到破壞，堵塞電石流出口。實踐證明，石灰中氧化鎂含量每增加1%，則功率發(fā)氣量將下降 10～ 15L/kW h。 還有部分氧化鎂在熔融區(qū)與氮反應，生成的氮化鎂 (Mg3N2)，使電石發(fā)粘，造成出爐困難。影響正常生產。 二氧化硅在電石爐中被焦炭還原成硅，一部分在爐內生成碳化硅，沉積于爐底，造成爐底升高。一部分與鐵作用生成硅鐵，硅鐵會損壞爐壁鐵殼，出爐時會損壞嘴和電石鍋等。 氧化鋁在電石爐 內不能全部還原成鋁，一部分混在電石里，降低了電石的質量，而大部分成為粘度很大的爐渣，沉積于爐底，使爐底升高，嚴重時，爐眼位置上移，造成電爐操作條件惡化。 氧化鐵在電爐內與硅熔融成硅鐵。 磷和硫在爐內分別與石灰中的氧化鈣反應生成磷化鈣和硫化鈣混在電石中。磷化鈣在制造乙炔氣時混在乙炔中有引起自燃和爆炸的危險，硫化鈣在乙炔氣燃燒時，變成二氧化硫氣體，對金屬設備有腐蝕作用。 依據(jù)氧化物的反應熱量平衡計算，平均每公斤氧化物還原需要耗熱折電 、耗焦。如果炭材中灰分增加 1%，按焦耗 600kg/t 計算 ，則影響電石電耗約 600 1% ＝ 15kWh/t；影響電石焦耗約 600 1% ＝ 。平均每公斤氧化鎂及氧化硅還原需要耗熱折電為 3kWh、耗焦為 。如果石灰中氧化鎂及氧化硅含量增加 1%，按電石石灰耗 900kg/t 計算，則影響電石電耗約 900 1% 3＝ 27kWh/t，影響焦耗約 900 1% ＝。 焦炭中灰分含量的升高對電石電耗及焦耗具有綜合的影響。灰分高即會造成固定碳含量降低，在電石生產時必然會影響爐料的配比，進而影響到爐料
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