氧化钙对电石生产节能的影响

　　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。

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。

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。

作为电石生产企业来说，严把白灰入库质量关，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。

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。

白灰中生烧太低，在加工破碎、运输等环节会风化很快，造成浪费，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。

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，还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。

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。

表1 不同炉型对白灰粒度的控制范围

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，减少湿气的侵入，而且库存不能太多，入炉前尽可能经过机械化筛分，也可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，一方面得以节约电耗，关键在于可有效防止白灰因受潮而分化。

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、粒度和粉末率方面入手。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。