原料分析
石灰石的工艺指标
mopu 粒度 | CaCO3 | MgO | SiO2 | Al2O3+Fe2O3 | S | P |
40-80mm | >97% | <1% | <1% | <1% | <% | <% |
| | | | | | |
生石灰的工艺指标
抗震床粒度 | CaO | MgO | SiO2 | 生过烧率 |
翻转立方体5-40mm | >92% | <1% | <% | <6% |
| | | | |
焦炭的工艺指标
粒度 | 固定碳 | 灰分 | 挥发分 | 水分 |
5-25mm | >84% | <15% | <% | <1% |
| | | | |
水分每增加1%电耗增加12度/吨;
挥发分每增加1%电耗增加~度/吨;
生烧率每增加1%电耗增加10度/吨。
1.理论配比:
56 36 64
X=36÷64×100×B÷C+F/56÷64×100×B÷A+D+E
式中:A――石灰中所含的氧化钙(CaO%);
B――电石成分(CaC2%);
C――碳素原料中所含的固定碳(C%);
D――电石中游离氧化钙的含量;
E――投炉石灰损失量(kg);
F――投炉碳素原料的损失量(kg)。
X――炉料干基配比
炉料湿基配比为:
X(湿)=X/(1-水份)
根据理论配比,计算出碳材固定碳每降低1%,每吨电石大约多消耗10公斤碳素。
2.生产中,在进行电石生成反应的同时,进行着如下副反应:
CaC2=Ca+
CaCO3=CaO+CO2-178kJ
CO2+C=2CO-164kJ
H2O+C=CO+H2-166kJ
Ca(OH)2=CaO+H2O-109kJ
Ca2SiO4=2CaO+SiO2-121kJ
SiO2+2C=Si+2CO-574kJ
Fe2O3+3C=2Fe+3CO-452kJ
Al2O3+3C=2Al+3CO-1218kJ
MgO+C=Mg+CO-486kJ
上述反应大部分是原料中带进的杂质所引起的。发生这些副反应时,不但要消耗碳材和电能,而且有碍电石生成的反应过程,对生产是十分有害的。
原料中的杂质主要包括氧化镁、氧化硅、氧化铁、氧化铝等。
当炉料在电炉内反应生成碳化钙的同时,各种杂质也进行反应:
SiO2+2C=Si+2CO-574kJ
Fe2O3+3C=2Fe+3CO-452kJ
Al2O3+3C=2Al+3CO-1218kJdna探针
MgO+C=Mg+CO-486kJ
上述反应不仅消耗电能和碳材,而且影响操作,破坏炉底,特别是氧化镁在熔融区迅速还原成金属镁,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+489kJ
此时,由于反应放出强热形成高温,局部硬壳遭到破坏,使带有杂质(Si、Fe、Al、Mg)的液态电石侵蚀了炉底。
另一部镁上升到炉料表面,与一氧化碳或空气中的氧反应:
Mg+O2=MgO+614kJ
当镁与氧反应时,放出大量的热,使料面结块,阻碍炉气排出,并产生支路电流。还破坏局部炉壳,甚至使熔灺遭到破坏,堵塞电石流出口。实践证明,石灰中氧化镁含量每增加1%,则功率发气量将下降10~15L/kW·h。
还有部分氧化镁在熔融区与氮反应,生成的氮化镁(Mg3N2日盲紫外探测器),使电石发粘,造成出炉困难。影响正常生产。
二氧化硅在电石炉中被焦炭还原成硅,一部分在炉内生成碳化硅,沉积于炉底,造成炉底升高。一部分与铁作用生成硅铁,硅铁会损坏炉壁铁壳,出炉时会损坏嘴和电石锅等。
氧化铝在电石炉内不能全部还原成铝,一部分混在电石里,降低了电石的质量,而大部分成为粘度很大的炉渣,沉积于炉底,使炉底升高,严重时,炉眼位置上移,造成电炉操作条件恶化。
氧化铁在电炉内与硅熔融成硅铁。
磷和硫在炉内分别与石灰中的氧化钙反应生成磷化钙和硫化钙混在电石中。磷化钙在制造乙炔气时混在乙炔中有引起自燃和爆炸的危险,硫化钙在乙炔气燃烧时,变成二氧化硫气体,对金属设备有腐蚀作用。
依据氧化物的反应热量平衡计算,平均每公斤氧化物还原需要耗热折电、耗焦。如果炭材中灰分增加1%,按焦耗600kg/t计算,则影响电石电耗约600×1%×=15kWh/t;影响电石焦耗约600×1%×=t。平均每公斤氧化镁及氧化硅还原需要耗热折电为3kWh、耗焦为。如果石灰中氧化镁及氧化硅含量增加1%,按电石石灰耗900kg/t计算,则影响电石电耗约900×1%×3=27kWh/t,影响焦耗约900×1%×=t。
4.碳材中灰份的影响
焦炭中灰分含量的升高对电石电耗及焦耗具有综合的影响。灰分高即会造成固定碳含量降低,在电石生产时必然会影响炉料的配比,进而影响到炉料的电阻,造成电极上抬、热损失增大。所以在实际生产中,因焦炭灰分升高而造成电石电耗、焦耗的上升值会远远高于以上的计算。据有关生产试验显示,焦炭中灰分每增加1%,电石电耗实际会上升达50~60kWh/t。
5.碳材中水分的影响
假设焦炭投炉时为25℃,则每公斤水份由25℃上升到100℃需耗热314kJ,而水由100℃化为蒸汽需耗热。假设有50%的水蒸汽直接由100℃加热到550℃逸出,则需耗热:
××(550-100)×=
另外50%水蒸汽与碳作用:
H2O + C = CO + H2-7300kJ/kgH2O
18 12 28 2
需耗热×7300=3650kJ
CO+H2带出热为(×+×)×(550-100)×=
这样每公斤水份影响电耗合计为:314+++3650+=
折合电能:3600=筷子消毒器
假如每吨电石的焦耗为600kg,则焦炭中水份每1%,即影响电耗增加:
600×1%×=
同时如果焦炭平均含碳量为84%,则碳素与每公斤水分反应增加的焦耗为=,则焦炭中水份每1%,即影响电石焦耗增加:
600×1%×=
6.炭材中挥发份对电石电耗的影响
炭素材料中挥发份对电石生产的危害也是不容忽视的,实践证明,挥发份在炉内有10~15%被分解和碳化,使碳素材料的效率降低。若炭素原料中的挥发份增加1%,则生产每吨电石多耗电3~5kWh/t。另外,挥发份靠近反应区,形成半融粘结状,使反应区物料下落困难,容易引起喷料现象,使热量损失增加。对于开放炉,使炉面火焰增长,操作环境恶化。
7.石灰生过烧的影响
大块石灰石中心部位来不及分解就被卸出窑来,这个夹心实际是碳酸钙。在电石炉内这部分碳酸钙要进一步分解成石灰,然后与碳反应生成电石,分解碳酸钙需要热量,这个热量要由电能来提供,这就增加了电耗。此外,还要影响炉料配比,打乱了电炉的正常生产秩序。