石灰質量對電石生產指標及節能的影響

               石灰質量對電石生產指標及節能的影響
      對于電石生產來說，原材料質量非常重要，除碳素材料以外，氧化鈣的質量也是決定電石生產技術指標的關鍵因素。氧化鈣是由石灰石礦經過高溫煅燒而成(俗稱石灰)，我國石灰石(碳酸鈣)礦蘊藏量十分豐富，分布很廣，但其質量卻差異很大。生產電石用的氧化鈣要求活性要好，生過燒不能超過5％，其內部雜質成分如氧化鎂、二氧化硅、三氧化二鋁等含量也對電石生產造成一定的負面影響，此外，石灰的粒度和粉末率也是決定石灰質量的指標之一。
1 石灰中雜質成分對電石生產的影響
     在電石生產過程中，當石灰與碳素材料在電石爐內反應生成電石時，各種雜質也在參與反應。這些雜質在電石冶煉過程中，既因吸熱而浪費能源，又消耗碳素材料，此外還對電石設備使用壽命及生產狀況都有不同程度的破壞，所以必須嚴格控制其含量。
1．1 石灰中雜質成分的影響
      石灰中的主要雜質有二氧化硅、三氧化二鐵、三氧化二鋁、氧化鎂等，這些雜質在高溫下都會與碳素材料發生還原反應，生成非金屬單質硅、鐵、鋁和鎂。根據物料平衡，得出各種雜質的還原率為：Mg0 80％～100％；A1203 5％～10％；Si02 40％～60％；Fe203 30％～50％。經過生產實踐證明，雜質的還原率與電石發氣量有一定的關系，電石的發氣量越高，雜質的還原率也越高。各種雜質中，氧化鎂對電石生產危害較大（石灰石中含氧化鎂1%，折到石灰中含量就達到1.6%）。主要是氧化鎂在爐內熔融區迅速被還原為金屬鎂，而使電石爐內熔池形成一個高溫還原區，金屬鎂以氣態形式逸出，其中一部分與爐內產生的一氧化碳氣體發生化學反應，生成氧化鎂，它是一個放熱反應，這個副反應放熱形成的高溫會使爐料熔池邊緣的硬殼被破壞，引起熔融電石流體向外擴散，與爐壁直接接觸，容易燒壞爐壁耐火磚，*終使爐殼遭到破壞。金屬鎂蒸汽在上升過程中，還會與一氧化碳和空氣中的氧氣(開放爐)發生化學反應，產生氧化鎂，這在開放爐是很常見的現象，由于該反應也是放熱過程，這些熱量就會使料面發紅，引起碳素材料燃燒，使碳素材料消耗增加，還會造成料層上方黏連結塊，使料層透氣性下降，料層結構遭到破壞。又據統計氧化鎂在1%以上，超1%電耗至少增加100度。此外，出爐口也會被電石堵塞，*終使爐況惡化，被迫停產檢修。
1．2 采取的措施 
    作為電石生產企業來說，嚴把白灰入庫質量關，準確化驗，控制氧化鎂的質量分數低于2％以下，超過指標的一律拒絕入庫，從根本上控制氧化鎂的含量。
2 石灰的生燒和過燒對電石生產的影響
2．1 石灰的生燒和過燒的影響
     石灰的生產工藝是石灰石礦在溫度達到815℃時發生分解，生成氧化鈣并放出二氧化碳。在生產過程中，若石灰石礦粒度太大，其中心溫度未達到815℃，那么碳酸鈣沒有分解，這樣生產的石灰就會夾帶部分生燒(碳酸鈣)。石灰過燒(內部結構改變的氧化鈣)是指在石灰窯生產時，由于溫度過高或石灰石在煅燒窯內停留時間太長，使其內部結構發生變化，疏松多孔的石灰就會變成致密堅硬的石灰，體積縮小。石灰中生燒成分在電石冶煉中，能釋放二氧化碳，這等于有效的氧化鈣投入量減少，實際等于打亂爐料的正常理論配比，使生產難于控制。此外，生燒也會在高溫下分解，吸收爐內熱量，增大電石生產的電耗，使電石生產成本增高。石灰過燒由于其結構致密，活性差，大大降低了反應速度，并且體積縮小以后，其接觸面積也減小，使碳素材料顯得增多，引起爐內電阻的下降，電極容易上升，爐底溫度逐步下降，過燒還會直接影響電石質量，長期下去，*終導致爐況不穩定，生產效益低下。
2．2 采取的措施
    石灰中生燒太低，在加工破碎、運輸等環節會風化很快，造成浪費，一般電石生產用石灰的生燒控制在2％～5％，過燒控制在2％以下。作為電石生產企業，一方面要通過強化原料檢驗手段來減少石灰中生過燒的比例，另一方面，對于已入庫的生過燒超標的石灰，由于生燒比較重、顏色青，過燒顏色焦糊，肉眼便于分辨，生過燒可以通過人工方法來進行人爐前的挑揀。因生燒、過燒、石灰三種物料密度、粒度不同，也可以通過振動篩進行初步分離，但石灰容易破碎，造成浪費。
3 石灰的粒度和粉末率對電石生產的影響
3．1 石灰的粒度和粉末率對電石生產的影響
     石灰的粒度對電石生產是非常重要的。粒度過大，其接觸面積就小，在爐內反應速度就低，直接影響電石的質量和產量。粒度太小，使石灰容易風化，而且進入爐內會形成密閉的料層，透氣性差，使熔池內憋壓，熔池下料緩慢，影響電石生產。爐料中的粉末含量較多時，容易使電極附近料層結成硬殼，發生棚料現象。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；二是會引起操作事故的發生，由于蓬料使料面好比一個密閉的鍋蓋一樣，將熔池內產生的氫氣、一氧化碳封閉起來，隨著氣流的不斷上升，壓力逐步增大，隨時都有塌料、爆破的可能，發生嚴重的操作事故，對操作人員和設備造成危害。此外，石灰的粉末率高，由于其質量輕，會隨尾氣進入除塵系統，給除塵設備帶來很大的負擔，當然也會直接影響到原料配比的準確性，使生產工藝管理失控，對生產危害*。
3．2 采取的措施
     隨著電石爐容量的大小不同，生產電石用石灰對粒度也有相應的適用范圍，此外石灰的粒度還要考慮與其配入的碳素材料的粒度大小，因為電石爐屬于礦熱電阻爐，其粒度與碳素材料的粒度混合后，會直接影響到電石生產的操作電阻，所以要綜合考慮。
表1 不同爐型對石灰粒度的控制范圍
電石爐容量／kVA       石灰粒度／m       粒徑范圍／m
5 000—10 000               5-30                   5-10不超過18％
10 000～2O 000            5-35                   5-10不超過15％
20 000～30 000             5～40                5—10不超過12％
40 000以上                     5～45                5一l0不超過10％
注：整體合格率大于90％。
    由表1可見，不同的爐型對石灰的粒度要求是有區別的，各地電石生產企業根據當地資源特點，都形成了自己相應的原料質量指標(粒度)，但基本上接近表1中的粒徑范圍。石灰的粒度范圍可以通過調整破碎機的動鄂板的行程來控制，當然還要通過篩分系統來將超過適用范圍的粒度分離開來，大粒度的可以再次破碎，小粒度的可以用于其他行業。生產企業對粒度的控制要求不是太嚴格，超標不嚴重時，可以忽略，但超標嚴重時，必須進行篩分。對于石灰的粉末率來說，一般通過篩分來解決。由于石灰很容易吸潮分化，再加上破碎工序、運輸過程等產生的大量石灰粉末，尤其是雨季，盡管經過多次篩分，但粉末率很難控制。解決這一問題的關鍵就是石灰庫盡可能儲存在相對封閉的庫房內，減少濕氣的侵入，而且庫存不能太多，入爐前盡可能經過機械化篩分，也可利用電石爐尾氣的余熱回收裝置，自制石灰烘干系統，即在石灰庫區底部形成火炕，使石灰保持一定的溫度，一方面得以節約電耗，關鍵在于可有效防止石灰因受潮而分化。
4 結 論
      電石生產中石灰的質量是決定其生產穩定性非常重要的因素之一，隨著國內電石行業的不斷發展，采取措施節能降耗是電石企業一直追求的目標，從控制石灰中的雜質含量、生過燒、粒度和粉末率方面入手。狠抓石灰的質量指標，嚴把原料質量關，對電石生產節能降耗具有重大意義。
    目前國內電石生產單位已經嚴格控制及杜絕使用土窯生產的石灰，積極采用機械化環保節能石灰窯生產的高品質石灰，如唐山金泉冶金能源新技術開發有限公司設計建造的新型節能混燒石灰豎窯生產的石灰活性度在300-340ml,生過燒率在5-7%范圍，普通氣燒豎窯生產的石灰性度在330-360ml,生過燒率在5-7%范圍，尤其*新研發的國產化具有自主知識產權的新型套筒石灰窯所生產的石灰性度在360ml以上,生過燒率在2-5%范圍，該套筒石灰窯既可以用高爐煤氣、焦爐煤氣、蘭炭尾氣等氣體生產，而且可以用煤氣發生爐煤氣及噴煤粉生產石灰，尤其新研制的利用電石尾氣生產石灰技術是非常適合電石廠用自產電石尾氣生產石灰，是一條節能降耗發展循環經濟的首選方案，該項技術被“十二五”規劃發展循環經濟首批推廣技術。
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                   編輯：北方爐窯協會 網絡通聯部