浅谈兰炭在电石生产中的应用

浅谈兰炭在电石生产中的应用

张明明

新疆圣雄电石有限公司，新疆 吐鲁番 838000

摘要：随着我国的持续繁荣发展，我国的国力和地位不容小觑，人们的生活水平也得到了进一步提升，这与可持续发展战略的持续实施密切相关。电石的制造离不开碳原料，碳原料的主要成分是焦炭和石油焦。20世纪80年代初，引入了一种新型原材料——兰炭。兰炭的主要分布区域很广，在固县、大同、山西乃至内蒙古都非常普遍。发现这种燃烧原料后，进行了开发研究，然后开始了兰炭实验，兰炭的缺点是含水量高，高达15%～20%，如果电石密闭炉对湿度要求高，应当降低燃烧原料中的兰炭含量，以满足公司生产需要。

关键词：兰炭；电石生产；应用

引言

近年来，在可持续生态发展理念的因素下，电石行业被认为是我国重要的化工生产行业，其标准化和健康发展已成为推动产业升级的有效手段和最有力举措。为了更好地促进电石行业的全方位进步，降低资源消耗、实施绿色生态生产、扩大生态环境保护等措施已然成为电石行业发展的主要方向。传统电石生产工艺存在能耗高、污染重、技术落后等问题。电石炉生产技术的不断创新和完善是推动电石行业发展的关键因素。兰炭与氧化钙混合后，经成型、预碳化、高温处理，可生产出优质电石制品。因此，从电石行业可持续发展的角度出发，探索生产电石的技术途径并比较其相应的经济效益具备重要的价值和作用。

1. 兰炭的概述

兰炭是一种新型炭素材料，主要由株罗精煤块烧制而成。一般来说，兰炭的结构是块状的，粒径小于80毫米，呈淡黑色。分为土炼兰炭和机制兰炭两种规格。土炼兰炭的实际生产过程比较简单，主要方法是用明火点燃煤，烧透后用水熄灭。其煤质优良，在电石生产中占有十分重要的地位。但也正是由于其技术比较落后，人工操作只能靠经验来观察灭火时间。所以不保证实际质量会更稳定。而且，土炼兰炭也会污染环境，所以已经逐渐停产。20世纪90年代，鉴于国家会更加重视节能环保，也会采取机械生产技术生产兰炭。正是由于应用了更先进的主流燃烧技术，该炉配备了可控温控装置，所以其产品质量会比较稳定。鉴于其高固定碳、电阻和化学活性，兰炭将取代冶金焦，进而用于电石生产，能够替代焦炭，是一种不可或缺的碳素材料。

2. 过量掺加兰炭对电石炉的影响

2.1 炉面操作影响

如果加入过多的兰炭，正是鉴于兰炭的孔隙率高、反应速度快、燃点低，会破坏原有的层状料层结构，从而致使炉上出现大量红料表面。严重的话，电极周围会出现大量的粘结，降低炉料的透气性，造成炉面经常翻动液态电石。同时，炉面温度会逐渐升高，容易损坏，降低电炉运行效率，电石产量上不去，耗电多。

2.2 电炉负荷影响

如果兰炭用量过多，充电电阻会提高。并且鉴于选用的电石炉变压器是空载调压方式，正常运行时只有六档自动调流。在一级电流运行下，每次电流仅为额定电流的80%~85%，根本不能满足满负荷生产的需要。因此，在过量兰炭的后期添加过程中，电路负荷会降低，从而致使电石产量减少，电能消耗提高。

2.3 出炉操作影响

鉴于兰炭的燃点低，活性好，反应速度快，会破坏炉内正常的料层结构。而且，兰炭特别易碎，会形成大量粉末。料层的透气性很差，会造成炉内气压不断升高，不仅会提高出炉难度，还会提高出炉危险性。事实证明，如果兰炭的比例过高，炉内喷料现象也会很大。但同时，鉴于兰炭含铁量高，加入兰炭时会出现铁水过多，特别容易损坏炉具，在原有的基础上更进一步提高维修成本。

3. 兰炭生产电石的技术实验

3.1原料分析

本实验制备电石过程中，兰炭和氧化钙是主要原料，其应用比例和工艺技术的选择对电石产品的生产质量妨碍很大。兰炭的挥发分含量较高，因此在电石制备过程中，应当消除兰炭挥发分含量对制备比例的影响。本实验选用云南褐煤。对兰炭原料进行分析，得出其水分含量为5.94%，灰分含量为8.54%，挥发分含量为17.21%，固定碳含量含量为82.79%。参照挥发物比例高，按一定比例混合，确保挥发物低于15%。

3.2电石制备

在制备电石的化工生产过程中，应当先对原料进行预处理，即原料混合后，进行球磨（冲击、挤压和剪切），使分散体和颗粒粒度分布更均匀，使物料接触更充分、更紧密。在相关工作中，球磨转速设置为300r/min，球磨预处理时间设置为20min。然后，将兰炭和氧化钙以不同比例的碳钙混合，借助实验确定了相应的最佳配比。鉴于两种重要元素的比例不同，所生产的电石质量也有明显差异。借助多次正交实验，可得到最佳实验配比数据。结果表明，当预碳化温度为1000℃，时间为1h，碳钙比为（2.5：1）、（3：1）、（3.5：1）和（4：1）时，能够获得高质量的电石样品。

4.电石生产中兰炭的应用策略

4.1 调整兰炭颗粒大小

兰炭质地柔软，在搬运或运输过程中会不慎破碎。使用时应参照兰炭的颗粒半径进行调整。能够选用两种方法：第一种方法是手动提高兰炭的直径。从某种角度看来，对于直径三到二十毫米的颗粒，在原有的基础上提高五毫米左右就能够有效采用。第二步对入炉兰炭进行筛分，小于3mm的自动筛出，大于20mm的保留，保证入炉颗粒参数满足工艺要求，借助率在95%以上。

4.2 提高产量

作为后来引用的原料，逐步替代焦炭是科学的。在选用相同原料的情况下，通过采用兰炭后的停电时间和事故时间明显少于选用焦炭，时间会缩短一半左右。对于发气量，与焦炭相比，兰炭略有提高，但效果不明显，可忽略不计。在产气量相等的前提下，兰炭的产量能够是焦炭的两倍，而电耗仍低于焦炭。由此可见，通过采用兰炭可有效减少缺电和事故发生时间，提高产量，降低电耗。

4.3 提高作业率

以往用焦炭生产电石时，产气量在280L/kg以内，产量约2.7万吨，耗电量高于4000千瓦时。通过采用兰炭后，在同等产量下，耗电量呈现明显下降趋势。按经济效益计算，同样产量可降低成本340万元。此外，鉴于兰炭的化学性质，炉温相对稳定，进一步提升了生产效率和电石质量。

结论

综上所述，兰炭被认为是一种燃料，已经逐渐走进人们的日常生活。在长期实践中发现，在电石炉中加入部分兰炭能够生产电石，兰炭的优势明显，质量分数最好。鉴于电阻率高，需要调整变压器以确保压力保持在满负荷状态。引入兰炭后，发现电耗和焦炭消耗明显提高。这是由于兰炭尚未完全开发，电石的生产还需要探索经验。但综合考虑后会发现，通过采用兰炭后成本明显降低，对电石行业的发展具备重要的积极推动作用。

参考文献

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