密閉電石爐原料質(zhì)量影響分析

1、原料分析石灰石的工藝指標(biāo)粒度CaCO3MgOSi02Al2034-Fe203SP4080mm>97%<1%<1%<1%<%<%生石灰的工藝指標(biāo)粒度CaOMgOSiO：生過燒率540mm>92%<1%<%<6%焦炭的工藝指標(biāo)粒度固定碳灰分揮發(fā)分水分525mm>84%<15%<%<1%灰分每增加1%電耗增加5060度/噸；水分每增加1%電耗增加12度/噸；揮發(fā)分每增加1%電耗增加度/噸；生燒率每增加1%電耗增加10度/噸。1. 理論配比：電石生成反應(yīng)式Ca0+3C=CaC2+CO563664X=364-64X100

2、XB4-C+F/56-F64X100XB4-A+D+E式中：A石灰中所含的氧化鈣（CaO%）;B電石成分（CaC?%）;C一一碳素原料中所含的固定碳（C%）;D電石中游離氧化鈣的含量；E一一投爐石灰損失量（kg）;F一一投爐碳素原料的損失量（kg）。X爐料干基配比爐料濕基配比為：X（濕）=X/（1一水份）根據(jù)理論配比，計(jì)算出碳材固定碳每降低1%,每噸電石大約多消耗10公斤碳素。2. 生產(chǎn)中，在進(jìn)行電石生成反應(yīng)的同時(shí)，進(jìn)行著如下副反應(yīng)：CaC?二Ca+CaC03=Ca0+C0-178kJC02+C=2C0-164kJH20+C=C0+H-166kJCa（OH）2=Ca0+H20-109kJCaz

3、Si04=2Ca0+Si02-121kJSi02+2C=Si+2C0-574kJFe203+3C=2Fe+3C0-452kJAI203+3C=2AI+3C0-1218kJMg0+C=Mg+C0-486kJ上述反應(yīng)大部分是原料中帶進(jìn)的雜質(zhì)所引起的。發(fā)生這些副反應(yīng)時(shí)，不但要消耗碳材和電能，而且有礙電石生成的反應(yīng)過程，對(duì)生產(chǎn)是十分有害的。3, 原料中雜質(zhì)的影響原料中的雜質(zhì)主要包括氧化鎂、氧化硅、氧化鐵、氧化鋁等。當(dāng)爐料在電爐內(nèi)反應(yīng)生成碳化鈣的同時(shí)，各種雜質(zhì)也進(jìn)行反應(yīng)：Si02+2C=Si+2C0-574kJFe203+3C=2Fe+3C0-452kJAI203+3C=2AI+3C0-1218kJMg

4、0+C=Mg+C0-486kJ上述反應(yīng)不僅消耗電能和碳材，而且影響操作，破壞爐底，特別是就化鎂在熔融區(qū)迅速還原成金屬鎂，而使熔融區(qū)成為一個(gè)強(qiáng)烈的高溫還原區(qū)，鎂蒸氣從這個(gè)熾熱的區(qū)域大量逸出時(shí)，其中一部分鎂與一氧化碳立即起反應(yīng)，生成氧化鎂：Mg+C0=Mg0+C+489kJ此時(shí)，由于反應(yīng)放出強(qiáng)熱形成高溫，局部硬殼遭到破壞，使帶有雜質(zhì)(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(yīng)：Mg+"02=Mg0+614kJ當(dāng)鎂與我反應(yīng)時(shí)，放出大量的熱，使料而結(jié)塊，阻礙爐氣排出，并產(chǎn)生支路電流。還破壞局部爐殼，甚至使熔她遭到破壞，堵塞電石流出口。實(shí)踐

5、證明，石灰中氧化鎂含量每增加1%,則功率發(fā)氣量將下降1015L/kW-ho還有部分鼠化鎂在熔融區(qū)與氮反應(yīng)，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(chǎn)。二我化硅在電石爐中被焦炭還原成硅，一部分在爐內(nèi)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(huì)損壞爐壁鐵殼，出爐時(shí)會(huì)損壞嘴和電石鍋等。其化鋁在電石爐內(nèi)不能全部還原成鋁，一部分混在電石里，降低了電石的質(zhì)量，而大部分成為粘度很大的爐渣，沉積于爐底，使?fàn)t底升高，嚴(yán)重時(shí)，爐眼位置上移，造成電爐操作條件惡化。鼠化鐵在電爐內(nèi)與硅熔融成硅鐵。磷和硫在爐內(nèi)分別與石灰中的氧化鈣反應(yīng)生成磷化鈣和硫化鈣混在電石中。磷化鈣在制

6、造乙塊氣時(shí)混在乙塊中有引起自燃和爆炸的危險(xiǎn)，硫化鈣在乙塊氣燃燒時(shí)，變成二氧化硫氣體，對(duì)金屬設(shè)備有腐蝕作用。依據(jù)氧化物的反應(yīng)熱量平衡計(jì)算，平均每公斤我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(jì)算，則影響電石電耗約600X1%X=15kWh/t:影響電石焦耗約600X1%X=to平均每公斤鼠化鎂及氧化硅還原需要耗熱折電為3kWh、耗焦為。如果石灰中我化鎂及氧化硅含量增加1%,按電石石灰耗900kg/t計(jì)算，則影響電石電耗約900X1%X3=27kWh/t,影響焦耗約900X1%X=to4. 碳材中灰份的影響焦炭中灰分含量的升高對(duì)電石電耗及焦耗具有綜合的影響?；曳指呒?/p>

7、會(huì)造成固定碳含量降低，在電石生產(chǎn)時(shí)必然會(huì)影響爐料的配比，進(jìn)而影響到爐料的電阻，造成電極上抬、熱損失增大。所以在實(shí)際生產(chǎn)中，因焦炭灰分升高而造成電石電耗、焦耗的上升值會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于以上的計(jì)算。據(jù)有關(guān)生產(chǎn)試驗(yàn)顯示，焦炭中灰分每增加1%,電石電耗實(shí)際會(huì)上升達(dá)5060kWh/t。5. 碳材中水分的影響假設(shè)焦炭投爐時(shí)為25°C,購每公斤水份由25°C上升至0(rC需耗熱314kJ,而水由100°C化為蒸汽需耗熱。假設(shè)有50%的水蒸汽直接由100°C加熱到550°C逸出，則需耗熱：XX(550-100)x=另外50%水蒸汽與碳作用：H20+C=C0+H2-73

8、00kJ/kgH201812282需耗熱X7300=3650kJCO+出帶出熱為(X+X)X(550-100)X=這樣每公斤水份影響電耗合計(jì)為：314+3650+=折合電能：3600=假如每噸電石的焦耗為600kg,則焦炭中水份每1%,即影響電耗增加：600X1%X=同時(shí)如果焦炭平均含碳量為8496,則碳素與每公斤水分反應(yīng)增加的焦耗為=,則焦炭中水份每伐，即影響電石焦耗增加：600X1%X=6. 炭材中揮發(fā)份對(duì)電石電耗的影響炭素材料中揮發(fā)份對(duì)電石生產(chǎn)的危害也是不容忽視的，實(shí)踐證明，揮發(fā)份在爐內(nèi)有1015%被分解和碳化，使碳素材料的效率降低。若炭素原料中的揮發(fā)份增加1%,則生產(chǎn)每噸電石多耗電35

9、kWh/t。另外，揮發(fā)份靠近反應(yīng)區(qū)，形成半融粘結(jié)狀，使反應(yīng)區(qū)物料下落困難，容易引起噴料現(xiàn)象，使熱量損失增加。對(duì)于開放爐，使?fàn)t面火焰增長，操作環(huán)境惡化。7. 石灰生過洗的影響大塊石灰石中心部位來不及分解就被卸出窯來，這個(gè)夾心實(shí)際是碳酸鈣。在電石爐內(nèi)這部分碳酸鈣要進(jìn)一步分解成石灰，然后與碳反應(yīng)生成電石，分解碳酸鈣需要熱量，這個(gè)熱量要由電能來提供，這就增加了電耗。此外，還要影響爐料配比，打亂了電爐的正常生產(chǎn)秩序。按碳酸鈣分解反應(yīng)式：Cag=CaO+gkgy計(jì)算，每公斤碳酸鈣分解后，生成公斤CO,這些生成的CO?中約有75%左右還會(huì)跟碳作用生成CO:CO2+C=2CO-3919kJ/kgm,需要耗熱為

10、3919XX=,根據(jù)熱量衡算，最終生成的CO?和CO隨爐氣逸出時(shí)帶走熱量為210kJo則每公斤碳酸鈣在電石爐內(nèi)分解所耗熱折電為約，耗焦為。如果按電石石灰耗900kg/t計(jì)算，石灰中生燒增加伐，則影響電石電耗900X1%X=kWh/t,影響焦耗約900X1%X=to過燒石灰堅(jiān)硬致密，比重大，反應(yīng)接觸而減小，活性差，影響產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。8. 原料粒度的影響石灰粒度過大，接觸面積小，反應(yīng)速度慢；粒度過小，爐料逢氣性不好，影響爐氣的排出，不僅影響操作，而且有礙于反應(yīng)往生成電石的方向進(jìn)行。碳材粒度的不同，其電阻相差很大。一般是粒度越小，電阻越大，在電爐上操作時(shí)，電極易深入爐內(nèi)，對(duì)電爐操作有利。但粒度過小

11、，則透氣性差，容易使?fàn)t料結(jié)塊，電爐操作反而不利。ar根據(jù)層堆粒狀焦炭電阻測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果，粒狀焦炭的名義結(jié)構(gòu)電阻為粒狀焦炭的本征電阻與接觸電阻之和，可以近似地用下列公式表示:式中：r焦粒的當(dāng)量直徑，cm;p一層堆粒狀焦炭所承受的負(fù)荷，MPa;a、b、c一與焦粒幾何形狀有關(guān)的經(jīng)臉常數(shù)。這樣，影響粒狀焦炭結(jié)構(gòu)電阻的諸多因素就可以分別由焦炭的本征電阻和接觸電阻所表現(xiàn)出來。焦炭的本征電阻與溫度的變化密切相關(guān)，溫度越高，其本征電阻越小。而粒徑的大小、幾何形狀、粒度分布和焦層上壓力的變化，則會(huì)改變堆層粒狀焦炭的接觸電阻。如果認(rèn)為焦炭幾何形狀、粒度分布及焦層上壓力固定不變，僅考察焦炭粒度變化對(duì)接觸電阻的影響，則

12、焦炭粒徑越大，其接觸電阻越小。對(duì)于不等徑焦炭的粒度分布的影響，通常焦炭的密堆程度越大，則其接觸電阻越小。碳素原料粒度與電阻的關(guān)系見表：單一粒度粒度(mm)。3310101515202025電阻(Q)18105混合粒度粒度(mm)。3310101515202025電阻(Q)%1070155%2563102%54035155.碳素原料粉末的影響碳素原料粉末對(duì)電石生產(chǎn)有很大影響；粉末多了以后，爐料逢氣性不好，電石生成過程中產(chǎn)生的一就化碳?xì)怏w不能順利排出，減慢了電石生成反應(yīng)的速度。爐料透氣性不好，使?fàn)t壓增大，容易發(fā)生噴料和塌料現(xiàn)象。結(jié)果使大量生料下落到熔池，使電極周圍和熔池區(qū)域料層結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，爐料不

13、是有序地連續(xù)發(fā)生變化，逐步沉降下去，而是突然有大量生料漏入熔池，造成電極上升，對(duì)爐溫和電石爐內(nèi)的反應(yīng)的連續(xù)性產(chǎn)生很壞的影響，產(chǎn)品質(zhì)量易降低。同時(shí)易造成人身傷害。粉末多的時(shí)候，許多粉末被爐氣帶走，爐料的配比就不準(zhǔn)了。粉末在料層中容易結(jié)成硬殼，電極附近產(chǎn)生支路電流，造成電極上升。.粉化石灰的影響石灰在生產(chǎn)和貯存的過程中，吸入空氣和碳材中的水份而產(chǎn)生一部分氫氧化鈣，氫氧化鈣在電爐內(nèi)發(fā)生如下反應(yīng)：Ca(OH)2=Ca0+H20-109kJH20+C=C0+H2-166kJ在電石生產(chǎn)過程中，粉化石灰不但要多消耗電能和炭素原料，而且還要影響電石操作。爐料中的粉末含量較多時(shí)，容易使電極附近料層結(jié)成硬殼，產(chǎn)生

14、棚料現(xiàn)象。棚料有兩種害處：一是降低爐料自由下落的速度，減少投料量，使電石爐減產(chǎn)；二是阻礙爐氣自由排出，增大爐內(nèi)壓力，最后發(fā)生噴料和塌料等現(xiàn)象，影響電石爐正常操作。按照氫氧化鈣在爐內(nèi)反應(yīng)式進(jìn)行衡算，每公斤石灰風(fēng)化后投爐反應(yīng)，將需要消耗熱量，折電為，需耗焦炭。如按電石石灰耗900kg/t計(jì)算，石灰風(fēng)化1%,則影響電石電耗900X1%X=kWh/t,影響焦耗約900X1%X=to8.碳材組份的影響電石生產(chǎn)通常使用的大宗碳素原料有蘭炭焦；無煙煤、石油焦三種。就反應(yīng)活性來說，石油焦最好，蘭炭次之，無煙煤最差；比電阻是石油最大，無煙煤次之，蘭炭最小。綜合各種因素，配合使用蘭炭和石油焦生產(chǎn)電石效果好。但是在蘭炭中摻加石油焦的缺點(diǎn)也