石灰石及石灰質量對電石生產影響分析

蔡忠

（湖北宜化集團有限責任公司，湖北宜昌443000）

石灰石及石灰質量對電石生產影響分析

蔡忠

（湖北宜化集團有限責任公司，湖北宜昌443000）

分析了石灰石質量對石灰質量的影響、石灰質量對電石生產的影響，并提出了提高石灰質量的具體方法。

石灰石；石灰；電石；質量

1 石灰石質量對石灰質量的影響

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

石灰石質量對生石灰質量的影響如下。

（1）石灰石中混入的高熔點雜石無法煅燒，增加石灰生燒率；

（2）石灰石中混入的低熔點雜石在窯內融化，使石灰粘接形成瘤塊或懸窯；

（3）粒度影響：石灰石粒度過細，會填充大塊石灰間的空隙，影響石灰窯的通氣性，使爐況很難操作，形成局部的大量生燒和過燒；同時，大塊石灰石比表面積較小，反應路徑較長更易形成生燒；石灰石粒度過細、過碎，物料比表面積較大，反應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 石灰質量對電石質量的影響

2.1 石灰石中氯化鈣指標要求情況

石灰氧化鈣含量是評價電石用石灰質量的關鍵技術指標。電石生產中，為了得到優(yōu)質、高產、低耗的成品，采取的主要技術措施是加快電石爐內反應速度，減少副反應。因此要求石灰中的CaO越高越好，雜質越少越好。據(jù)有關資料介紹，生產電石的石灰中CaO含量應大于92%，雜質應小于8%。但從石灰企業(yè)實際生產狀況看，受生產工藝條件和原材料的限制，石灰中的CaO含量遠不能滿足上述要求，如該指標設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不能簡單的以完全滿足理論上電石生產工藝技術要求為準，還應考慮現(xiàn)有石灰企業(yè)的整體技術水平、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

對電石生產有害的雜質主要包括二氧化硅（SiO2）、氧化鎂（MgO）、氧化鐵（Fe2O3）、氧化鋁（Al2O3）、硫（S）、磷（P）等，當爐料在電石爐內反應生成碳化鈣的同時，各種雜質也發(fā)生了以下反應：

參與反應的這些雜質不僅耗電、浪費焦炭，還會對電石生產造成一定危害，甚至是影響安全生產的重大隱患，因此必須嚴格控制。各種雜質中，氧化鎂對電石生產影響最大。

氧化鎂在熔融區(qū)被還原成金屬鎂，并形成一個強烈的高溫還原區(qū)。鎂蒸氣逸出時，其中一部分鎂與一氧化碳反應生成氧化鎂，放熱反應產生的高溫可導致電石爐局部損壞，同時外流的液態(tài)電石與耐火磚襯接觸時，將侵蝕磚襯；另一部分鎂與空氣中氧氣反應時大量放熱，使料面爐料結成大塊，阻礙爐氣排出，在半密閉爐或密閉爐上還會堵塞爐氣排出通道。此外，氧化鎂的還原作用還會增加電耗和焦碳用量，降低電石產量。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，二氧化硅被焦炭還原成硅，一部分在爐內生成碳化硅，沉積于爐底，造成爐底升高；另一部分與鐵反應生成硅鐵，損壞爐壁鐵殼，出爐時燒壞出爐嘴和電石鍋等設備。此外，SiO2含量過高，石灰易粉化、易碎，進入爐內易塌料造成出爐帶生料。含量愈高則發(fā)氣量愈低。

氧化鋁在電石爐內不能全部還原成鋁，一部分混在電石里，降低了電石質量，大部分形成粘度很大的爐渣，沉積于爐底，致使爐底升高，嚴重時爐眼位置上移，造成電石爐操作條件惡化。

氧化鐵在電石爐內與硅反應成硅鐵，由于硅鐵的流動性大，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的氧化鈣反應生成磷化鈣（Ca3P2）和硫化鈣（CaS），并隨電石排出。在乙炔生產過程中，Ca3P2和CaS分別生成PH3和H2S，前者有自燃和爆炸的危險，后者在乙炔氣燃燒時形成二氧化硫氣體，對金屬設備有腐蝕作用。

綜上所述，根據(jù)電石生產工藝要求，必須對石灰中的有害物質進行嚴格的限制，以確保安全生產和節(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），當焙燒溫度達到815℃時，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到了815℃，則石灰石完全分解為石灰。反之，如石塊中心溫度達不到815℃，部分CaCO3還來不及分解就從窯內卸出，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需要進一步分解才能與焦碳反應形成電石，而分解反應所需的熱量增加了電石生產能耗。由于生燒石灰中有二氧化碳成分計入，實際上是提高了爐料的配比，這對提高電石質量有利。但過多的生燒石灰，影響了爐料配比，將導致電石爐正常工況紊亂。對石灰企業(yè)而言，若生燒石灰控制過低，大部分塊狀石灰在裝卸、運輸過程中會破裂成粉末，不利于電石生產。因此，5%以下的生燒石灰對供需雙方都是比較適宜的。石灰石分解放出二氧化碳后，塊狀石灰的表面會產生許多氣孔，體積也會縮小10%~15%。如果在窯內停留時間過長或溫度過高，石灰石的結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地堅硬的石灰，體積縮小43%左右，如此形成的石灰就是過燒石灰。過燒石灰堅硬、致密、活性差，降低了電石爐內反應速度。同時，由于體積縮小減少了反應接觸面積，降低了爐料電阻，電極容易上抬，對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，石灰生產中應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

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

3 電石公司石灰質量情況（見表1）

調查2011年1-3月集團內3個電石公司石灰石、石灰及電石質量，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90%，石灰生過燒率最小，電石發(fā)氣量最大，同時電石爐生產最穩(wěn)，產量最高。內蒙宜化石灰石粒度合格率只有70%，且礦山未對進場石灰石進行清洗，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、電石質量比較表

4 穩(wěn)定石灰生產的措施

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

4.1 提高石灰石的質量

提高石灰石的質量的方法。

（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含量，避免生燒和懸窯事故的發(fā)生。

（2）對石灰石振動篩實行四級點檢（操作工、班長、值長、工段長），避免振動篩被泥土堵塞，造成小粒度石灰石進入窯內，影響石灰煅燒和石灰粉化率。

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

（4）加強對石灰石泥土的清洗，降低雜質含量。

4.2 穩(wěn)定生石灰的生產

穩(wěn)定生石灰的生產方法如下。

（1）嚴格控制工藝指標，實行中控、司窯周周獎（開展氣燒窯中控、司窯小指標競賽）。

（2）班長接班后30 min內必須對所有窯進行敲灰（查看是否燒透），并及時將敲灰情況匯報，由工段長根據(jù)現(xiàn)場敲灰情況調節(jié)產量。

（3）定期清理內膽，保證燃氣管道無堵塞、燒損的現(xiàn)象。

（4）控制合理庫存。庫存過低無法滿足電石的正常生產，無法應對突發(fā)的設備故障。庫存過高造成石灰在原料倉停留時間長，大量石灰粉化。

（5）規(guī)范凈化工操作，加強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，以保證生石灰質量。

（6）氣燒石灰窯在設計時應考慮電石尾氣外的其它燃氣，如煤氣、天然氣等，避免在電石生產不穩(wěn)定時，電石尾氣供應不足，影響石灰生產，石灰質量差又影響電石生產，形成惡性循環(huán)。

5 抓好炭材質量

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

瑞恒化工60萬t PVC項目10 kV變電站送電

近日，襄礦集團瑞恒化工60萬t聚氯乙烯二期項目110 kV變電站一次性送電成功，標志著該項目由建設階段、安裝階段轉入全面調試階段，項目投產在即。

襄礦集團瑞恒化工有限公司年產60萬t/a聚氯乙烯項目是省政府確定的重點建設工程，是襄礦集團發(fā)展循環(huán)經濟，實現(xiàn)由“地下”到“地上”、由“黑面面”變?yōu)椤鞍酌婷妗鞭D型發(fā)展的標志性項目。項目分期實施，一期20萬t聚氯乙烯項目總投資12億元，于2010年10月建成投產；二期年產40萬t聚氯乙烯、40萬t燒堿項目概算總投資23億元。目前，該項目已完成投資20.39億元，各類電氣、動靜設備安裝全部完成，進入帶電調試階段。

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