影响电石质量的因素分析

影响电石质量的因素分析

张玉成1 ,金海伟2  

陕煤集团神木能源发展有限公司 陕西 神木 719300

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摘要：电石的发气量是衡量电石产品质量高低的一个指标值，其测定原理是：将碳化钙（电石）与水反应生成乙炔气体，根据气体计量器测得生成气体的体积，按公式计算碳化钙的发气量，电石的纯度越高，发气量就越高。影响电石质量的因素有很多，工艺操作、原料石灰质量、原料兰炭质量、取样的随机性等。

本文就影响电石质量的几个因素进行分析，便与指导电石生产。

关键字：电石质量；炉料配比；石灰；兰炭

1  工艺操作对电石质量的影响

1.1 电石炉炉温

在电石炉内反应生成的纯电石，在生成的一瞬间就会与石灰共熔，形成一个电石-石灰的共熔体。我们把这个共熔的速度叫做稀释速度，把电石炉生产反应电石的速度叫做反应速度。如果反应速度大于稀释速度，那么，我们炉内的纯电石含量就会增加，出炉时电石的质量就高。反之，如果稀释速度大于反应速度，则纯电石就会减少，出炉后电石的质量就会下降。

影响反应速度的主要因素就是炉温，通过对反应常数的估算，炉温从1800℃提高到2100℃反应速度常数能提高490倍。因此提高炉温是提高电石质量的关键因素。电石炉负荷越高，则炉温越高，电石的反应速度越大反应速度加快高于稀释速度，碳化钙的成分不断增加，即电石的发气量越高。

1.2 炉料配比

炉料配比是电石生产时兰炭和石灰的使用量比值，兰炭配加的多，则炉料配比高，反之，则炉料配比低。若用高配比炉料生产，生成的电石和石灰不易形成共熔体，可得到质量高的电石；若用低配比炉料，在反应过程中有过量的石灰存在，给电石和石灰形成共熔体提供了更有利的条件，可得到质量低的电石。

因此炉料配比的高低是影响电石质量的关键因素，但同时也要考虑实际的操作和装置运行的稳定性。

2  原料质量对电石质量的影响

2.1 石灰石、石灰质量对电石质量的影响

石灰是由石灰石经高温煅烧而成，石灰中的杂质和生过烧对电石质量也有一定的影响。

2.1.1二氧化硅的影响      

（1）石灰中的二氧化硅在炉内发生化学反应生成碳化硅沉积于炉底，造成炉底抬高。

（2）二氧化硅与铁反应生成硅铁，损坏炉壳或出炉嘴、电石锅、小车架子等出炉设备。

（3）二氧化硅含量过高，石灰易粉化、易碎，石灰粉末进入炉内使炉料透气性变差，易发生塌料。

（4）影响电石发气量，含量愈高则发气量愈低。

2.1.2氧化镁的影响

（1）氧化镁在电石炉熔融区被碳素还原成金属镁，一部分镁蒸汽与CO反应生成氧化镁产生大量的热量，使局部硬壳被破坏，侵蚀炉墙；另一部分镁蒸汽上升到炉料表面与O2反应，放出大量的热，使炉内红料增多，料面板结，支路电流增大，炉气温度升高。

（2）氧化镁在熔融区与氮发生反应生成氮化镁，致使电石发粘，不易排出。

（3）影响电石的发气量，石灰中每增加1％的氧化镁，电石发气量下降10～15%。

2.1.3氧化铝的影响

氧化铝在电石炉中不能全部还原成铝，一部分混在电石中，降低了电石质量。

大部分成为了粘度很大的炉渣，沉淀在炉底，使炉底升高，电石炉眼位置上移。

2.1.4生过烧的影响

（1）生烧石灰其实是未完全分解的碳酸钙，由于石灰石的密度远大于生石灰，这样以质量配比来计算混合炉料，实际上是提高了炉料的配比。会打乱电石炉的正常生产秩序，从而影响电石质量。

（2）过烧石灰坚硬致密，气孔率小，相对密度大，反应接触比表面积小，活性度差，影响电石生成反应速度，从而会影响电石质量。

2.2 兰炭质量对电石质量的影响

2.2.1兰炭水分高的影响

（1）兰炭中水分含量增加使热能和碳素的消耗增加，一定程度上影响配比，对电石质量有影响。

（2）兰炭中的水分与石灰发生消化反应，导致炉内粉末增多，容易使炉料棚住、料面板结，导致电石炉出现不下料、喷料或塌料，炉压不稳等现象，影响电石炉操作。

2.2.2兰炭粒度的影响

（1）兰炭粒度小，与石灰的接触面积增大，易反应，电阻大，电极易深入，熔池电流密度增加，炉温升高。

（2）兰炭粒度过小，则炉料透气性降低，炉气不易排出，炉压增大，发生喷料。

（3）兰炭粒度过大，与石灰的接触面积变小，反应速率下降，电阻变小，支路电流增大，电极上升，热损失增大，炉温降低，兰炭反应不完全，有积碳存在，降低电石质量和兰炭的利用率。

2.2.3兰炭中粉末多的影响

（1）入炉兰炭粉末多使炉料透气性变差，CO不易排出，炉压增大，降低兰炭与石灰的反应速率。

（2）电石炉炉压增大后发生塌料，大量生料进入熔池，造成电极上抬，炉温降低，料层结构被破坏。

（3）大量粉末被炉气带走，影响配比的准确性，实际上降低了配比，降低电石质量。

2.2.4兰炭中灰分、固定碳的影响

兰炭中固定碳是生产电石的有用成分，其含量的高低直接影响炉料的配比，固定碳越高、配比越低，吨电石使用的兰炭就越少，反之固定碳越低、配比越高，吨电石使用的兰炭就越多。灰分是兰炭中的无用成分，其含量越高一定程度上代表固定碳越低。

3  其他因素对电石质量的影响

3.1 电石风化率

    电石长期储存风化产生的粉末影响电石发气量，风化的粉末附着在电石表面，风化产生粉末越多，会造成在取样时碳化钙纯度越低，电石质量降低。

3.2 电石取样、分析对电石质量的影响

3.2.1电石取样

电石取样一般都是随机取几块，不能做到全部都分析。有可能取得样品发气量高，但不代表整个批次电石发气量都是如同样品，若取到含杂质高、粉末高的电石，发气量就会降低。

3.2.2质量分析

电石质量的测定，目前还没有更先进的技术和自动化设备，都是由操作人员手动完成。电石样品在做分析化验的过程中，分析仪装置的管道的跑冒滴漏、乙炔发生器发生温度等工艺参数的控制、放空等都有可能影响到发气量。

4  总结

对电石生产操作来说，影响电石质量的因素很多，不论是石灰中的杂质含量，还是兰炭中固定碳的含量，其实都是可以在炉料配比中进行调整。使用较高配比可以生产质量较高的电石，容易保持高炉温，但是高配比炉料的比电阻较小，容易造成电极深入料层深度浅，炉底温度低，增加出炉难度，电石炉操作困难。使用较低配比时，虽然比电阻较大，电极容易深入炉内，电石炉比较好操作，但是长期使用低配比炉料，生产的电石质量较差，也不利于保持高炉温，对稳定生产是不利的。所以生产中要保持适当高的配比，且需要相对稳定的配比。

作者简介：张玉成（1984-12）男，工程师，主要从事电石生产工作；

          金海伟（1979-11）男，工程师，主要从事电石生产工作。