蔡忠

（湖北宜化集團(tuán)有限責(zé)任公司，湖北宜昌443000）

石灰石及石灰質(zhì)量對(duì)電石生產(chǎn)影響分析

蔡忠

（湖北宜化集團(tuán)有限責(zé)任公司，湖北宜昌443000）

分析了石灰石質(zhì)量對(duì)石灰質(zhì)量的影響、石灰質(zhì)量對(duì)電石生產(chǎn)的影響，并提出了提高石灰質(zhì)量的具體方法。

石灰石；石灰；電石；質(zhì)量

1 石灰石質(zhì)量對(duì)石灰質(zhì)量的影響

湖北宜化集團(tuán)有限公司3個(gè)電石公司所需石灰均通過氣燒石灰窯自產(chǎn)，不足部分外購(gòu)。石灰石的主含量及雜質(zhì)含量決定了石灰的主含量及雜質(zhì)含量，所以要求石灰石主含量盡量高，雜質(zhì)含量盡量少。

石灰石質(zhì)量對(duì)生石灰質(zhì)量的影響如下。

（1）石灰石中混入的高熔點(diǎn)雜石無法煅燒，增加石灰生燒率；

（2）石灰石中混入的低熔點(diǎn)雜石在窯內(nèi)融化，使石灰粘接形成瘤塊或懸窯；

（3）粒度影響：石灰石粒度過細(xì)，會(huì)填充大塊石灰間的空隙，影響石灰窯的通氣性，使?fàn)t況很難操作，形成局部的大量生燒和過燒；同時(shí)，大塊石灰石比表面積較小，反應(yīng)路徑較長(zhǎng)更易形成生燒；石灰石粒度過細(xì)、過碎，物料比表面積較大，反應(yīng)路徑較短也很容易過燒。一般氣燒石灰窯石灰石粒度要求30~60 mm。

2 石灰質(zhì)量對(duì)電石質(zhì)量的影響

2.1 石灰石中氯化鈣指標(biāo)要求情況

石灰氧化鈣含量是評(píng)價(jià)電石用石灰質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。電石生產(chǎn)中，為了得到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗的成品，采取的主要技術(shù)措施是加快電石爐內(nèi)反應(yīng)速度，減少副反應(yīng)。因此要求石灰中的CaO越高越好，雜質(zhì)越少越好。據(jù)有關(guān)資料介紹，生產(chǎn)電石的石灰中CaO含量應(yīng)大于92%，雜質(zhì)應(yīng)小于8%。但從石灰企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)狀況看，受生產(chǎn)工藝條件和原材料的限制，石灰中的CaO含量遠(yuǎn)不能滿足上述要求，如該指標(biāo)設(shè)置過高將造成電石企業(yè)無可用的石灰。因此，石灰中的氧化鈣指標(biāo)不能簡(jiǎn)單的以完全滿足理論上電石生產(chǎn)工藝技術(shù)要求為準(zhǔn)，還應(yīng)考慮現(xiàn)有石灰企業(yè)的整體技術(shù)水平、工藝條件以及石灰石資源的綜合利用等。

2.2 石灰中有害物質(zhì)

對(duì)電石生產(chǎn)有害的雜質(zhì)主要包括二氧化硅（SiO2）、氧化鎂（MgO）、氧化鐵（Fe2O3）、氧化鋁（Al2O3）、硫（S）、磷（P）等，當(dāng)爐料在電石爐內(nèi)反應(yīng)生成碳化鈣的同時(shí)，各種雜質(zhì)也發(fā)生了以下反應(yīng)：

參與反應(yīng)的這些雜質(zhì)不僅耗電、浪費(fèi)焦炭，還會(huì)對(duì)電石生產(chǎn)造成一定危害，甚至是影響安全生產(chǎn)的重大隱患，因此必須嚴(yán)格控制。各種雜質(zhì)中，氧化鎂對(duì)電石生產(chǎn)影響最大。

氧化鎂在熔融區(qū)被還原成金屬鎂，并形成一個(gè)強(qiáng)烈的高溫還原區(qū)。鎂蒸氣逸出時(shí)，其中一部分鎂與一氧化碳反應(yīng)生成氧化鎂，放熱反應(yīng)產(chǎn)生的高溫可導(dǎo)致電石爐局部損壞，同時(shí)外流的液態(tài)電石與耐火磚襯接觸時(shí)，將侵蝕磚襯；另一部分鎂與空氣中氧氣反應(yīng)時(shí)大量放熱，使料面爐料結(jié)成大塊，阻礙爐氣排出，在半密閉爐或密閉爐上還會(huì)堵塞爐氣排出通道。此外，氧化鎂的還原作用還會(huì)增加電耗和焦碳用量，降低電石產(chǎn)量。石灰中每增加1%的氧化鎂，發(fā)氣量下降10～15L/kg。

在電石爐內(nèi)，二氧化硅被焦炭還原成硅，一部分在爐內(nèi)生成碳化硅，沉積于爐底，造成爐底升高；另一部分與鐵反應(yīng)生成硅鐵，損壞爐壁鐵殼，出爐時(shí)燒壞出爐嘴和電石鍋等設(shè)備。此外，SiO2含量過高，石灰易粉化、易碎，進(jìn)入爐內(nèi)易塌料造成出爐帶生料。含量愈高則發(fā)氣量愈低。

氧化鋁在電石爐內(nèi)不能全部還原成鋁，一部分混在電石里，降低了電石質(zhì)量，大部分形成粘度很大的爐渣，沉積于爐底，致使?fàn)t底升高，嚴(yán)重時(shí)爐眼位置上移，造成電石爐操作條件惡化。

氧化鐵在電石爐內(nèi)與硅反應(yīng)成硅鐵，由于硅鐵的流動(dòng)性大，加之在電石熔體中過度加熱，極易侵入爐底和爐壁縫隙中，縮短電石爐使用壽命。

石灰中的磷和硫幾乎全部與爐內(nèi)的氧化鈣反應(yīng)生成磷化鈣（Ca3P2）和硫化鈣（CaS），并隨電石排出。在乙炔生產(chǎn)過程中，Ca3P2和CaS分別生成PH3和H2S，前者有自燃和爆炸的危險(xiǎn)，后者在乙炔氣燃燒時(shí)形成二氧化硫氣體，對(duì)金屬設(shè)備有腐蝕作用。

綜上所述，根據(jù)電石生產(chǎn)工藝要求，必須對(duì)石灰中的有害物質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格的限制，以確保安全生產(chǎn)和節(jié)能降耗。

2.3 石灰的生過燒

石灰石的主要成份是碳酸鈣（CaCO3），當(dāng)焙燒溫度達(dá)到815℃時(shí)，CaCO3即分解放出二氧化碳，焙燒溫度愈高，CaCO3分解速度愈快，如整塊石灰石由表及里都達(dá)到了815℃，則石灰石完全分解為石灰。反之，如石塊中心溫度達(dá)不到815℃，部分CaCO3還來不及分解就從窯內(nèi)卸出，這種包含未分解石灰石的石灰就稱之為生燒石灰。由于生燒石灰在電石爐內(nèi)需要進(jìn)一步分解才能與焦碳反應(yīng)形成電石，而分解反應(yīng)所需的熱量增加了電石生產(chǎn)能耗。由于生燒石灰中有二氧化碳成分計(jì)入，實(shí)際上是提高了爐料的配比，這對(duì)提高電石質(zhì)量有利。但過多的生燒石灰，影響了爐料配比，將導(dǎo)致電石爐正常工況紊亂。對(duì)石灰企業(yè)而言，若生燒石灰控制過低，大部分塊狀石灰在裝卸、運(yùn)輸過程中會(huì)破裂成粉末，不利于電石生產(chǎn)。因此，5%以下的生燒石灰對(duì)供需雙方都是比較適宜的。石灰石分解放出二氧化碳后，塊狀石灰的表面會(huì)產(chǎn)生許多氣孔，體積也會(huì)縮小10%~15%。如果在窯內(nèi)停留時(shí)間過長(zhǎng)或溫度過高，石灰石的結(jié)晶單元排列得較為整齊，原來疏松多孔的塊狀石灰將變成質(zhì)地堅(jiān)硬的石灰，體積縮小43%左右，如此形成的石灰就是過燒石灰。過燒石灰堅(jiān)硬、致密、活性差，降低了電石爐內(nèi)反應(yīng)速度。同時(shí)，由于體積縮小減少了反應(yīng)接觸面積，降低了爐料電阻，電極容易上抬，對(duì)電石爐的操作十分不利。因此，過燒石灰要盡可能減少。綜上所述，石灰生產(chǎn)中應(yīng)控制一定量的生燒料，盡量減少過燒料，生過燒率以不超過10%為好。

2.4 石灰的粒度

石灰的粒度對(duì)電石生產(chǎn)有重要影響。粒度過大，接觸面積小，反應(yīng)速度慢；粒度過小或粉化石灰多，使電極附近料層結(jié)成硬殼，發(fā)生棚料，降低爐料下落速度，減少投料量，降低產(chǎn)量；阻礙爐氣排出，增大爐內(nèi)壓力，發(fā)生噴料、塌料，造成出爐帶生料。實(shí)踐證明，5~35 mm粒度的石灰對(duì)電石生產(chǎn)最為有利。但考慮到塊狀石灰在裝卸、運(yùn)輸過程中極易破碎，粒度限制太小，可能導(dǎo)致最終使用時(shí)粉末量過高。因此，自產(chǎn)石灰的粒度應(yīng)控制在5~40 mm，外購(gòu)石灰粒度應(yīng)控制在8~60 mm，合格率要求在90%以上。另外要控制合理的石灰?guī)齑妫乐故曳刍?。楚星公?-2月因石灰?guī)齑婵刂七^高造成了石灰粉化嚴(yán)重，在3月將庫(kù)存控制在550~650 t，既保證了石灰的質(zhì)量（降低了生燒率），又降低了石灰因長(zhǎng)期庫(kù)存高、使用不及時(shí)造成的粉化。

3 電石公司石灰質(zhì)量情況（見表1）

調(diào)查2011年1-3月集團(tuán)內(nèi)3個(gè)電石公司石灰石、石灰及電石質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)楚星公司石灰石CaO含量最高，MgO含量和SiO2含量最低，石灰石及石灰粒度最均勻，粒度合格率達(dá)90%，石灰生過燒率最小，電石發(fā)氣量最大，同時(shí)電石爐生產(chǎn)最穩(wěn)，產(chǎn)量最高。內(nèi)蒙宜化石灰石粒度合格率只有70%，且礦山未對(duì)進(jìn)場(chǎng)石灰石進(jìn)行清洗，泥沙中SiO2、MgO高，易引起懸窯，每次處理懸窯后，窯況不正常，引起石灰生燒上升，生過燒率高達(dá)14.8%，電石發(fā)氣量只有276.1 L/kg。青海宜化石灰石粒度合格率只有83%，CaO含量最低，石灰石SiO2含量最高，生過燒率最高，達(dá)到15.19%，電石發(fā)氣量只有279 L/kg。

表1 石灰石、生石灰、電石質(zhì)量比較表

4 穩(wěn)定石灰生產(chǎn)的措施

要穩(wěn)定電石生產(chǎn)，首先必須搞好石灰生產(chǎn)，為電石生產(chǎn)提供優(yōu)質(zhì)的石灰原料。通過摸索，整理出以下抓好石灰生產(chǎn)的一些做法。

4.1 提高石灰石的質(zhì)量

提高石灰石的質(zhì)量的方法。

（1）每班安排專人揀出石灰石中的雜石，控制入窯前石灰石的雜質(zhì)含量，避免生燒和懸窯事故的發(fā)生。

（2）對(duì)石灰石振動(dòng)篩實(shí)行四級(jí)點(diǎn)檢（操作工、班長(zhǎng)、值長(zhǎng)、工段長(zhǎng)），避免振動(dòng)篩被泥土堵塞，造成小粒度石灰石進(jìn)入窯內(nèi)，影響石灰煅燒和石灰粉化率。

（3）加強(qiáng)對(duì)石灰石粒度的監(jiān)控，最佳石灰石粒度范圍為30~60 mm。

（4）加強(qiáng)對(duì)石灰石泥土的清洗，降低雜質(zhì)含量。

4.2 穩(wěn)定生石灰的生產(chǎn)

穩(wěn)定生石灰的生產(chǎn)方法如下。

（1）嚴(yán)格控制工藝指標(biāo)，實(shí)行中控、司窯周周獎(jiǎng)（開展氣燒窯中控、司窯小指標(biāo)競(jìng)賽）。

（2）班長(zhǎng)接班后30 min內(nèi)必須對(duì)所有窯進(jìn)行敲灰（查看是否燒透），并及時(shí)將敲灰情況匯報(bào)，由工段長(zhǎng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)敲灰情況調(diào)節(jié)產(chǎn)量。

（3）定期清理內(nèi)膽，保證燃?xì)夤艿罒o堵塞、燒損的現(xiàn)象。

（4）控制合理庫(kù)存。庫(kù)存過低無法滿足電石的正常生產(chǎn)，無法應(yīng)對(duì)突發(fā)的設(shè)備故障。庫(kù)存過高造成石灰在原料倉(cāng)停留時(shí)間長(zhǎng)，大量石灰粉化。

（5）規(guī)范凈化工操作，加強(qiáng)氣燒窯與凈化之間的聯(lián)系，保證尾氣流量和CO含量，確保氣燒窯正常工況，以保證生石灰質(zhì)量。

（6）氣燒石灰窯在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮電石尾氣外的其它燃?xì)?，如煤氣、天然氣等，避免在電石生產(chǎn)不穩(wěn)定時(shí)，電石尾氣供應(yīng)不足，影響石灰生產(chǎn)，石灰質(zhì)量差又影響電石生產(chǎn)，形成惡性循環(huán)。

5 抓好炭材質(zhì)量

除石灰質(zhì)量外，炭材水分、灰分、揮發(fā)分、粒度、粉化率、組分等質(zhì)量指標(biāo)也對(duì)電石生產(chǎn)有重要影響。所以，在電石生產(chǎn)中，除了要提高石灰質(zhì)量外，還應(yīng)加強(qiáng)炭材質(zhì)量管理，通過提高石灰和炭材的質(zhì)量來穩(wěn)定電石生產(chǎn)，提高電石產(chǎn)量及電石發(fā)氣量，以降低PVC生產(chǎn)成本，創(chuàng)造更大效益。

瑞恒化工60萬t PVC項(xiàng)目10 kV變電站送電

近日，襄礦集團(tuán)瑞恒化工60萬t聚氯乙烯二期項(xiàng)目110 kV變電站一次性送電成功，標(biāo)志著該項(xiàng)目由建設(shè)階段、安裝階段轉(zhuǎn)入全面調(diào)試階段，項(xiàng)目投產(chǎn)在即。

襄礦集團(tuán)瑞恒化工有限公司年產(chǎn)60萬t/a聚氯乙烯項(xiàng)目是省政府確定的重點(diǎn)建設(shè)工程，是襄礦集團(tuán)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，實(shí)現(xiàn)由“地下”到“地上”、由“黑面面”變?yōu)椤鞍酌婷妗鞭D(zhuǎn)型發(fā)展的標(biāo)志性項(xiàng)目。項(xiàng)目分期實(shí)施，一期20萬t聚氯乙烯項(xiàng)目總投資12億元，于2010年10月建成投產(chǎn)；二期年產(chǎn)40萬t聚氯乙烯、40萬t燒堿項(xiàng)目概算總投資23億元。目前，該項(xiàng)目已完成投資20.39億元，各類電氣、動(dòng)靜設(shè)備安裝全部完成，進(jìn)入帶電調(diào)試階段。

Influence analysis of limestone and lime quality on calcium carbide production

CAI Zhong
（Hubei Yihua Group Co.,Ltd.,Yichang 443000，China）

Lime is the main raw material for the production of calcium carbide.The influence of limestone quality on the quality of lime，the influence of lime quality on the production of calcium carbide were analyzed，and the concrete method to improve the quality of calcium carbide are put forward.

limestone；lime；calcium carbide

TQ161

B

1009－1785(2017)06-0043-03

2017-03-08