电石:碳化钙的生产工艺

2023/3/2 8:48:54 作者:小满

电石化学名称为碳化钙,分子式为CaC2,化学纯的碳化钙几乎是无色透明的,极纯的碳化钙是天蓝色大晶体和淬火的钢颜色一样。工业品碳化钙主要成份是碳化钙其余为游离氧化钙、碳以及硅、镁、铁、铝的化合物及少量的磷化物、硫化物。工业用电石纯度约为70%-80%,外观随碳化钙的含量不同而呈灰色、棕色、紫色或黑色的固态物,含碳化钙较高的呈紫色。其新创断面有光泽,在空气中吸收水分呈灰色或灰白色。电石的化学性质非常活泼。遇水激烈分解产生乙炔气和氢氧化钙,并放出大量的热。

碳化钙的性状图.jpeg

电石生产流程

1、电石生产的基本原理

工业电石是由生石灰和碳素原料(兰炭、焦炭等)在电炉内于1900——2200℃高温下按方程式:CaO+3C→CaC2+CO-466千焦。

碳化钙是由石灰和碳化合而成,每生成一个碳化钙分子,需要一个分子的氧化钙和三个原子的碳,每生成一个分子的电石,需要吸收466千焦的热量。

2、配料要求

炉料配比:石灰:焦炭100:58~70(基)

碳素原料粒度3~25mm>90%

碳素原料水份≤1%

石灰粒度5~40mm>90%

3、密闭电石炉工艺流程:

合格的石灰,焦炭进入配料站的料仓,根据设定配比经振动给料机分别进入称量斗,依据料斗限位,按照先后顺序,经振动给料机、皮带运输机混合后进入环型料仓,石灰、焦炭在高温条件下进行反应生成液体电石,料管内的混合料依靠自重连续进入炉内电极周围。

电石炉内熔炼好的液体电石,定期排出,经流料嘴流入出炉小车上的电石锅。用牵引机拉进冷却房,经5吨行车吊下冷却、空锅倒出、由卷扬机拉回炉口待下一炉出炉。

生产电石原料

1、石灰

2、碳素材料(兰炭)

影响生产的主要因素

1、石灰中的杂质的影响:

石灰中的杂质主要包括氧化镁、氧化硅、氧化铁、氧化铝等。

当炉料在电炉内反应生成碳化钙的同时,各种杂质也进行反应,这些反应不仅消耗电能和碳材,而且影响操作,破坏炉底,特别是氧化镁在熔融区迅速还原成金属镁,而使熔融区成为一个强烈的高温还原区,镁蒸气从这个炽热的区域大量逸出时,其中一部分镁与一氧化碳立即起反应,生成氧化镁放出强热形成高温,局部硬壳遭到破坏,使带有杂质的液态电石侵蚀炉底。

2、碳素原料中杂质的影响:

碳素原料中灰分含量的升高对电石电耗及焦耗具有综合的影响。灰分高即会造成固定碳含量降低,在电石生产时必然会影响炉料的配比,进而影响到炉料的电阻,造成电极上抬、热损失增大。据生产试验显示,焦炭中灰分每增加1%,电石电耗实际会上升达50~60kWh/t。

炭素材料中水分的影响也是不容忽视的。焦炭中水份每1%,影响电耗增加11.8kWh。

炭素材料中挥发份在炉内有10~15%被分解和碳化,使碳素材料的效率降低。若炭素原料中的挥发份增加1%,则生产每吨电石多耗电3~5kWh/t。另外,挥发份靠近反应区,形成半融粘结状,使反应区物料下落困难,容易引起喷料现象,使热量损失增加。

3、原料粒度的影响:

石灰粒度过大,接触面积小,反应速度慢;粒度过小,炉料透气性不好,影响炉气的排出,不仅影响操作,而且有碍于反应往生成电石的方向进行。

碳材粒度的不同,其电阻相差很大。一般是粒度越小,电阻越大,在电炉上操作时,电极易深入炉内,对电炉操作有利。但粒度过小,则透气性差,容易使炉料结块,电炉操作反而不利。

4、炉料配比的影响

石灰和碳素原料构成电炉炉料。炉料配比正确与否,对电石炉操作有很大影响。

通常高配比炉料生产电石,可以得到发气量高的产品,但炉料比电阻小,操作比较困难;低配比炉料生产电石,炉料比电阻较大,电极易深入炉内,电炉比较好操作,但生产出的电石发气量相对较低。

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