石灰質(zhì)量對(duì)電石生產(chǎn)指標(biāo)及節(jié)能的影響
      對(duì)于電石生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，原材料質(zhì)量非常重要，除碳素材料以外，氧化鈣的質(zhì)量也是決定電石生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)的關(guān)鍵因素。氧化鈣是由石灰石礦經(jīng)過(guò)高溫煅燒而成(俗稱石灰)，我國(guó)石灰石(碳酸鈣)礦蘊(yùn)藏量十分豐富，分布很廣，但其質(zhì)量卻差異很大。生產(chǎn)電石用的氧化鈣要求活性要好，生過(guò)燒不能超過(guò)5％，其內(nèi)部雜質(zhì)成分如氧化鎂、二氧化硅、三氧化二鋁等含量也對(duì)電石生產(chǎn)造成一定的負(fù)面影響，此外，石灰的粒度和粉末率也是決定石灰質(zhì)量的指標(biāo)之一。
1 石灰中雜質(zhì)成分對(duì)電石生產(chǎn)的影響
     在電石生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)石灰與碳素材料在電石爐內(nèi)反應(yīng)生成電石時(shí)，各種雜質(zhì)也在參與反應(yīng)。這些雜質(zhì)在電石冶煉過(guò)程中，既因吸熱而浪費(fèi)能源，又消耗碳素材料，此外還對(duì)電石設(shè)備使用壽命及生產(chǎn)狀況都有不同程度的破壞，所以必須嚴(yán)格控制其含量。
1．1 石灰中雜質(zhì)成分的影響
      石灰中的主要雜質(zhì)有二氧化硅、三氧化二鐵、三氧化二鋁、氧化鎂等，這些雜質(zhì)在高溫下都會(huì)與碳素材料發(fā)生還原反應(yīng)，生成非金屬單質(zhì)硅、鐵、鋁和鎂。根據(jù)物料平衡，得出各種雜質(zhì)的還原率為：Mg0 80％～100％；A1203 5％～10％；Si02 40％～60％；Fe203 30％～50％。經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐證明，雜質(zhì)的還原率與電石發(fā)氣量有一定的關(guān)系，電石的發(fā)氣量越高，雜質(zhì)的還原率也越高。各種雜質(zhì)中，氧化鎂對(duì)電石生產(chǎn)危害較大（石灰石中含氧化鎂1%，折到石灰中含量就達(dá)到1.6%）。主要是氧化鎂在爐內(nèi)熔融區(qū)迅速被還原為金屬鎂，而使電石爐內(nèi)熔池形成一個(gè)高溫還原區(qū)，金屬鎂以氣態(tài)形式逸出，其中一部分與爐內(nèi)產(chǎn)生的一氧化碳?xì)怏w發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氧化鎂，它是一個(gè)放熱反應(yīng)，這個(gè)副反應(yīng)放熱形成的高溫會(huì)使?fàn)t料熔池邊緣的硬殼被破壞，引起熔融電石流體向外擴(kuò)散，與爐壁直接接觸，容易燒壞爐壁耐火磚，*終使?fàn)t殼遭到破壞。金屬鎂蒸汽在上升過(guò)程中，還會(huì)與一氧化碳和空氣中的氧氣(開(kāi)放爐)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生氧化鎂，這在開(kāi)放爐是很常見(jiàn)的現(xiàn)象，由于該反應(yīng)也是放熱過(guò)程，這些熱量就會(huì)使料面發(fā)紅，引起碳素材料燃燒，使碳素材料消耗增加，還會(huì)造成料層上方黏連結(jié)塊，使料層透氣性下降，料層結(jié)構(gòu)遭到破壞。又據(jù)統(tǒng)計(jì)氧化鎂在1%以上，超1%電耗至少增加100度。此外，出爐口也會(huì)被電石堵塞，*終使?fàn)t況惡化，被迫停產(chǎn)檢修。
1．2 采取的措施 
    作為電石生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)，嚴(yán)把白灰入庫(kù)質(zhì)量關(guān)，準(zhǔn)確化驗(yàn)，控制氧化鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于2％以下，超過(guò)指標(biāo)的一律拒絕入庫(kù)，從根本上控制氧化鎂的含量。
2 石灰的生燒和過(guò)燒對(duì)電石生產(chǎn)的影響
2．1 石灰的生燒和過(guò)燒的影響
     石灰的生產(chǎn)工藝是石灰石礦在溫度達(dá)到815℃時(shí)發(fā)生分解，生成氧化鈣并放出二氧化碳。在生產(chǎn)過(guò)程中，若石灰石礦粒度太大，其中心溫度未達(dá)到815℃，那么碳酸鈣沒(méi)有分解，這樣生產(chǎn)的石灰就會(huì)夾帶部分生燒(碳酸鈣)。石灰過(guò)燒(內(nèi)部結(jié)構(gòu)改變的氧化鈣)是指在石灰窯生產(chǎn)時(shí)，由于溫度過(guò)高或石灰石在煅燒窯內(nèi)停留時(shí)間太長(zhǎng)，使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，疏松多孔的石灰就會(huì)變成致密堅(jiān)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(shí)際等于打亂爐料的正常理論配比，使生產(chǎn)難于控制。此外，生燒也會(huì)在高溫下分解，吸收爐內(nèi)熱量，增大電石生產(chǎn)的電耗，使電石生產(chǎn)成本增高。石灰過(guò)燒由于其結(jié)構(gòu)致密，活性差，大大降低了反應(yīng)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(nèi)電阻的下降，電極容易上升，爐底溫度逐步下降，過(guò)燒還會(huì)直接影響電石質(zhì)量，長(zhǎng)期下去，*終導(dǎo)致?tīng)t況不穩(wěn)定，生產(chǎn)效益低下。
2．2 采取的措施
    石灰中生燒太低，在加工破碎、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)會(huì)風(fēng)化很快，造成浪費(fèi)，一般電石生產(chǎn)用石灰的生燒控制在2％～5％，過(guò)燒控制在2％以下。作為電石生產(chǎn)企業(yè)，一方面要通過(guò)強(qiáng)化原料檢驗(yàn)手段來(lái)減少石灰中生過(guò)燒的比例，另一方面，對(duì)于已入庫(kù)的生過(guò)燒超標(biāo)的石灰，由于生燒比較重、顏色青，過(guò)燒顏色焦糊，肉眼便于分辨，生過(guò)燒可以通過(guò)人工方法來(lái)進(jìn)行人爐前的挑揀。因生燒、過(guò)燒、石灰三種物料密度、粒度不同，也可以通過(guò)振動(dòng)篩進(jìn)行初步分離，但石灰容易破碎，造成浪費(fèi)。
3 石灰的粒度和粉末率對(duì)電石生產(chǎn)的影響
3．1 石灰的粒度和粉末率對(duì)電石生產(chǎn)的影響
     石灰的粒度對(duì)電石生產(chǎn)是非常重要的。粒度過(guò)大，其接觸面積就小，在爐內(nèi)反應(yīng)速度就低，直接影響電石的質(zhì)量和產(chǎn)量。粒度太小，使石灰容易風(fēng)化，而且進(jìn)入爐內(nèi)會(huì)形成密閉的料層，透氣性差，使熔池內(nèi)憋壓，熔池下料緩慢，影響電石生產(chǎn)。爐料中的粉末含量較多時(shí)，容易使電極附近料層結(jié)成硬殼，發(fā)生棚料現(xiàn)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(chǎn)；二是會(huì)引起操作事故的發(fā)生，由于蓬料使料面好比一個(gè)密閉的鍋蓋一樣，將熔池內(nèi)產(chǎn)生的氫氣、一氧化碳封閉起來(lái)，隨著氣流的不斷上升，壓力逐步增大，隨時(shí)都有塌料、爆破的可能，發(fā)生嚴(yán)重的操作事故，對(duì)操作人員和設(shè)備造成危害。此外，石灰的粉末率高，由于其質(zhì)量輕，會(huì)隨尾氣進(jìn)入除塵系統(tǒng)，給除塵設(shè)備帶來(lái)很大的負(fù)擔(dān)，當(dāng)然也會(huì)直接影響到原料配比的準(zhǔn)確性，使生產(chǎn)工藝管理失控，對(duì)生產(chǎn)危害*。
3．2 采取的措施
     隨著電石爐容量的大小不同，生產(chǎn)電石用石灰對(duì)粒度也有相應(yīng)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?yàn)殡娛癄t屬于礦熱電阻爐，其粒度與碳素材料的粒度混合后，會(huì)直接影響到電石生產(chǎn)的操作電阻，所以要綜合考慮。
表1 不同爐型對(duì)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(guò)18％
10 000～2O 000            5-35                   5-10不超過(guò)15％
20 000～30 000             5～40                5—10不超過(guò)12％
40 000以上                     5～45                5一l0不超過(guò)10％
注：整體合格率大于90％。
    由表1可見(jiàn)，不同的爐型對(duì)石灰的粒度要求是有區(qū)別的，各地電石生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)當(dāng)?shù)刭Y源特點(diǎn)，都形成了自己相應(yīng)的原料質(zhì)量指標(biāo)(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(guò)調(diào)整破碎機(jī)的動(dòng)鄂板的行程來(lái)控制，當(dāng)然還要通過(guò)篩分系統(tǒng)來(lái)將超過(guò)適用范圍的粒度分離開(kāi)來(lái)，大粒度的可以再次破碎，小粒度的可以用于其他行業(yè)。生產(chǎn)企業(yè)對(duì)粒度的控制要求不是太嚴(yán)格，超標(biāo)不嚴(yán)重時(shí)，可以忽略，但超標(biāo)嚴(yán)重時(shí)，必須進(jìn)行篩分。對(duì)于石灰的粉末率來(lái)說(shuō)，一般通過(guò)篩分來(lái)解決。由于石灰很容易吸潮分化，再加上破碎工序、運(yùn)輸過(guò)程等產(chǎn)生的大量石灰粉末，尤其是雨季，盡管經(jīng)過(guò)多次篩分，但粉末率很難控制。解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵就是石灰?guī)毂M可能儲(chǔ)存在相對(duì)封閉的庫(kù)房?jī)?nèi)，減少濕氣的侵入，而且?guī)齑娌荒芴�，入爐前盡可能經(jīng)過(guò)機(jī)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(tǒng)，即在石灰?guī)靺^(qū)底部形成火炕，使石灰保持一定的溫度，一方面得以節(jié)約電耗，關(guān)鍵在于可有效防止石灰因受潮而分化。
4 結(jié) 論
      電石生產(chǎn)中石灰的質(zhì)量是決定其生產(chǎn)穩(wěn)定性非常重要的因素之一，隨著國(guó)內(nèi)電石行業(yè)的不斷發(fā)展，采取措施節(jié)能降耗是電石企業(yè)一直追求的目標(biāo)，從控制石灰中的雜質(zhì)含量、生過(guò)燒、粒度和粉末率方面入手。狠抓石灰的質(zhì)量指標(biāo)，嚴(yán)把原料質(zhì)量關(guān)，對(duì)電石生產(chǎn)節(jié)能降耗具有重大意義。
    目前國(guó)內(nèi)電石生產(chǎn)單位已經(jīng)嚴(yán)格控制及杜絕使用土窯生產(chǎn)的石灰，積極采用機(jī)械化環(huán)保節(jié)能石灰窯生產(chǎn)的高品質(zhì)石灰，如唐山金泉冶金能源新技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司設(shè)計(jì)建造的新型節(jié)能混燒石灰豎窯生產(chǎn)的石灰活性度在300-340ml,生過(guò)燒率在5-7%范圍，普通氣燒豎窯生產(chǎn)的石灰性度在330-360ml,生過(guò)燒率在5-7%范圍，尤其*新研發(fā)的國(guó)產(chǎn)化具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型套筒石灰窯所生產(chǎn)的石灰性度在360ml以上,生過(guò)燒率在2-5%范圍，該套筒石灰窯既可以用高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、蘭炭尾氣等氣體生產(chǎn)，而且可以用煤氣發(fā)生爐煤氣及噴煤粉生產(chǎn)石灰，尤其新研制的利用電石尾氣生產(chǎn)石灰技術(shù)是非常適合電石廠用自產(chǎn)電石尾氣生產(chǎn)石灰，是一條節(jié)能降耗發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的首選方案，該項(xiàng)技術(shù)被“十二五”規(guī)劃發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)首批推廣技術(shù)。
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