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氧化钙在电石生产中的应用分析

时间:2018-12-25 13:08:06 点击:71

  核心提示:引 言 对于电石生产来说,原材料质量非常重要,除碳素材料以外,氧化钙的质量也是决定电石生产技术指标的关键因素。氧化钙是由石灰石矿经过高温煅烧而成,我国石灰石(碳酸钙)矿蕴藏量十分丰富,分布很广,但其质量却差异很大。生产电石用的氧化钙(俗称白灰),要求活性要好,生过烧不能超过5%,其内部杂质成分如氧化...

引 言
     对于电石生产来说,原材料质量非常重要,除碳素材料以外,氧化钙的质量也是决定电石生产技术指标的关键因素。氧化钙是由石灰矿经过高温煅烧而成,我国石灰石(碳酸钙)矿蕴藏量十分丰富,分布很广,但其质量却差异很大。生产电石用的氧化钙(俗称白灰),要求活性要好,生过烧不能超过5%,其内部杂质成分如氧化镁、二氧化硅、三氧化二铝等含量也对电石生产造成一定的负面影响,此外,白灰的粒度和粉末率也是决定白灰质量的指标之一。

 1  白灰中杂质成分对电石生产的影响
      在电石生产过程中,当白灰与碳素材料在电石炉内反应生成电石时,各种杂质也在参与反应。这些杂质在电石冶炼过程中,既因吸热而浪费能源,又消耗碳素材料,此外还对电石设备使用寿命及生产状况都有不同程度的破坏,所以必须严格控制其含量。
1.1 白灰中杂质成分的影响
      白灰中的主要杂质有二氧化硅、三氧化二铁、三氧化二铝、氧化镁等,这些杂质在高温下都会与碳素材料发生还原反应,生成非金属单质硅、铁、铝和镁。根据物料平衡,得出各种杂质的还原率为:Mg0 80%~100%;A1203 5%~10%;Si02 40%~60%;Fe203 30%~50%。经过生产实践证明,杂质的还原率与电石发气量有一定的关系,电石的发气量越高,杂质的还原率也越高。各种杂质中,氧化镁对电石生产危害较大。主要是氧化镁在炉内熔融区迅速被还原为金属镁,而使电石炉内熔池形成一个高温还原区,金属镁以气态形式逸出,其中一部分与炉内产生的一氧化碳气体发生化学反应,生成氧化镁,它是一个放热反应,这个副反应放热形成的高温会使炉料熔池边缘的硬壳被破坏,引起熔融电石流体向外扩散,与炉壁直接接触,容易烧坏炉壁耐火砖,最终使炉壳遭到破坏。金属镁蒸汽在上升过程中,还会与一氧化碳和空气中的氧气(开放炉)发生化学反应,产生氧化镁,这在开放炉是很常见的现象,由于该反应也是放热过程,这些热量就会使料面发红,引起碳素材料燃烧,使碳素材料消耗增加,还会造成料层上方黏连结块,使料层透气性下降,料层结构遭到破坏,此外,出炉口也会被电石堵塞,最终使炉况恶化,被迫停产检修。
1.2  采取的措施
     我国不同地区石灰石矿中的杂质是有很大的区别,要想控制电石生产用白灰中杂质的含量,只有在白灰生产选矿时进行把关,对于杂质较高的石灰石矿,可作为在建筑生产用白灰或其他非冶炼用白灰的原料。作为电石生产企业来说,严把白灰人库质量关,准确化验,控制氧化镁的质量分数低于2%以下,超过指标的一律拒绝入库,从根本上控制氧化镁的含量。宁夏、内蒙地区生产电石用的白灰主要来源于内蒙乌海地区的优质白灰,它不仅活性好,而且氧化镁含量低,但有时也不稳定,需要对每批进料进行科学取样,严格化验,这样才能为生产提供优质的原料。

2 白灰的生烧和过烧对电石生产的影响
2.1 白灰的生烧和过烧的影响
      白灰的生产工艺是石灰石矿在温度达到815℃时发生分解,生成白灰并放出二氧化碳。在生产过程中,若石灰石矿粒度太大,其中心温度未达到815℃,那么碳酸钙没有分解,这样生产的白灰就会夹带部分生烧(碳酸钙)。白灰过烧(内部结构改变的氧化钙)是指在石灰窑生产时,由于温度过高或石灰石在煅烧窑内停留时间太长,使其内部结构发生变化,疏松多孔的白灰就会变成致密坚硬的白灰,体积缩小。白灰中生烧成分在电石冶炼中,能释放二氧化碳,这等于有效的氧化钙投入量减少,实际等于打乱炉料的正常理论配比,使生产难于控制。此外,生烧也会在高温下分解,吸收炉内热量,增大电石生产的电耗,使电石生产成本增高。白灰过烧由于其结构致密,活性差,大大降低了反应速度,并且体积缩小以后,其接触面积也减小,使碳素材料显得增多,引起炉内电阻的下降,电极容易上升,炉底温度逐步下降,过烧还会直接影响电石质量,长期下去,最终导致炉况不稳定,生产效益低下。
2.2 采取的措施
      白灰的生烧、过烧(生过烧)是石灰石在煅烧生产白灰时,由于生产控制不好而产生的,所以首先要加强白灰生产过程的工艺管理,以确保其稳定的质量。不过白灰中生烧太低,在加工破碎、运输等环节会风化很快,造成郎费,一般电石生产用白灰的生烧控制在2%~5%,过烧控制在2%以下。作为电石生产企业,一方面要通过强化原料检验手段来减少白灰中生过烧的比例,另一方面,对于已入库的生过烧超标的白灰,由于生烧比较重、颜色青,过烧颜色焦糊,肉眼便于分辨,生过烧可以通过人工方法来进行人炉前的挑拣。因生烧、过烧、白灰三种物料密度、粒度不同,也可以通过振动筛进行初步分离,但白灰容易破碎,造成浪费。
3   白灰的粒度和粉末率对电石生产的影响
3.1 白灰的粒度和粉末率对电石生产的影响
      白灰的粒度对电石生产是非常重要的。粒度过大,其接触面积就小,在炉内反应速度就低,直接影响电石的质量和产量。粒度太小,使白灰容易风化,而且进入炉内会形成密闭的料层,透气性差,使熔池内憋压,熔池下料缓慢,影响电石生产。白灰粉末率高,会引起操作事故的发生,由于蓬料使料面好比一个密闭的锅盖一样,将熔池内产生的氢气、一氧化碳封闭起来,随着气流的不断上升,压力逐步增大,随时都有塌料、爆破的可能,发生严重的操作事故,对操作人员和设备造成危害。此外,白灰的粉末率高,由于其质量轻,会随尾气进入除尘系统,给除尘设备带来很大的负担,当然也会直接影响到原料配比的准确性,使生产工艺管理失控,对生产危害极大。
3.2 采取的措施
      随着电石炉容量的大小不同,生产电石用白灰对粒度也有相应的适用范围,此外白灰的粒度还要考虑与其配入的碳素材料的粒度大小,因为电石炉属于矿热电阻炉,其粒度与碳素材料的粒度混合后,会直接影响到电石生产的操作电阻,所以要综合考虑。各地电石生产企业经过多年的生产实践,总结出不同炉型  对白灰粒度的控制范围,列于表1。

     表1 不同炉型对白灰粒度的控制范围
电石炉容量/kVA     白灰粒度/m       粒径范围/m
5 000—10 000         5-30              5-10不超过18%
10 000~2O 000       5-35              5-10不超过15%
20 000~30 000        5-40            5-10不超过12%
40 000以上               5-45             5-l0不超过10%
                        注:整体合格率大于90%。
      由表1可见,不同的炉型对白灰的粒度要求是有区别的,各地电石生产企业根据当地资源特点,都形成了自己相应的原料质量指标(粒度),但基本上接近表1中的粒径范围。

      白灰的粒度范围可以通过调整破碎机的动鄂板的行程来控制,当然还要通过筛分系统来将超过适用范围的粒度分离开来,大粒度的可以再次破碎,小粒度的可以用于其他行业。生产企业对粒度的控制要求不是太严格,超标不严重时,可以忽略,但超标严重时,必须进行筛分。对于白灰的粉末率来说,一般通过筛分来解决。由于白灰很容易吸潮分化,再加上破碎工序、运输过程等产生的大量白灰粉末,尤其是雨季,尽管经过多次筛分,但粉末率很难控制。解决这一问题的关键就是白灰库尽可能储存在相对封闭的库房内,减少湿气的侵人,而且库存不能太多,人炉前尽可能经过机械化筛分,宁夏个别企业利用电石炉尾气的余热回收装置,自制白灰烘干系统,即在白灰库区底部形成火炕,使白灰保持一定的温度,一方面可以节约电耗,关键在于可有效防止白灰因受潮而分化。

4 结 论
      电石生产中白灰的质量是决定其生产稳定性非常重要的因素之一,随着国内电石行业的不断发展,采取措施节能降耗是电石企业一直追求的目标,从控制白灰中的杂质含量、生过烧、粒度和粉末率方面人手.狠抓白灰的质量指标,严把原料质量关,对电石生产节能降耗具有重大意义。

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