淺談降低電石爐電極糊消耗的措施

李世強(qiáng)，曾憲軍

（陜西北元化工集團(tuán)股份有限公司，陜西 神木 719319）

電石爐是生產(chǎn)電石的主要設(shè)備，在電石爐內(nèi)由電極電弧發(fā)出的高溫使?fàn)t料熔化，在2000℃～2200℃反應(yīng)生成電石[1]。電石爐電極管理是電爐操作的中心任務(wù)，電極糊的消耗量是綜合衡量電爐運(yùn)行水平的重要指標(biāo)之一。目前造成電極糊消耗偏高的因素主要有電極糊的產(chǎn)品質(zhì)量、電極管理、電石爐工藝操作管理、原料質(zhì)量、電石產(chǎn)品質(zhì)量、電石爐運(yùn)轉(zhuǎn)率等方面的影響[2]。

電石生產(chǎn)所用的連續(xù)自焙電極是由裝入電極桶的電極糊，經(jīng)熔化、焙燒致密化而形成的[1]。電極糊作為自焙電極的唯一重要填充原料，在電石爐中邊焙燒邊不斷消耗，能夠在3000℃左右的高溫環(huán)境中連續(xù)工作，具有非常良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱等性能，同時(shí)還具有較好的耐腐蝕和較高的機(jī)械強(qiáng)度[1-3]。降低電極糊的消耗量，不單單是降低電極糊消耗的指標(biāo)問題，還直接反映了電石爐操作管理的整體技術(shù)水平，更主要的是對(duì)整個(gè)電石生產(chǎn)的綜合效益和高效安全運(yùn)行有著重要的意義。

1 提高電極糊質(zhì)量

電極糊生產(chǎn)的原料配方主要以無煙煤、冶金焦、石墨碎、石油焦和瀝青焦等為原料，以瀝青及煤焦油為黏結(jié)劑進(jìn)行生產(chǎn)[3-4]。它的質(zhì)量優(yōu)劣直接影響到電極的焙燒質(zhì)量和消耗指標(biāo)，更是影響到爐子的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

合理控制電極糊的產(chǎn)品質(zhì)量，確保電石爐長期穩(wěn)定運(yùn)行。采用高含碳量、低揮發(fā)分、低灰分、低氣孔率的電極糊，同時(shí)通過選擇替代原料，改進(jìn)原料配方，合理摻加石油焦、石墨碎等，提高電極糊的質(zhì)量，以滿足大型礦熱電爐的需要。研究表明[5]，在電極糊中添加粒度為8mm～20mm，添加比例約為20%的殘極、碳棒，可有效提高電極糊耐壓強(qiáng)度與體積密度，同時(shí)降低電阻率和灰分；用蒽油替代危廢品煤焦油作為黏結(jié)劑可以降低電極糊的軟化點(diǎn)[6]；在電極糊中添加不超過2%的添加劑，可以降低糊料黏度，提高電極糊的塑性和降低電阻率[7]。

在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，要全面地考察電極糊內(nèi)在的質(zhì)量，充分與供貨商技術(shù)人員溝通，根據(jù)爐子的容量、工藝水平、裝備、操作水平等，參照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，確定電極糊的技術(shù)指標(biāo)；還應(yīng)明確檢驗(yàn)方法和考核內(nèi)容，制定詳細(xì)全面的化驗(yàn)報(bào)告單，避免因供貨商檢驗(yàn)設(shè)備短缺、人員緊張、費(fèi)用等問題減少檢測(cè)內(nèi)容和檢測(cè)頻次。由于瀝青和煤焦油的組份十分復(fù)雜，現(xiàn)在傳統(tǒng)的以軟化點(diǎn)和揮發(fā)份含量來衡量密閉電極糊的焙燒性能有很大的片面性，也是不可靠的，應(yīng)以實(shí)際應(yīng)用來確定電極糊的性能。

除相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)確定的質(zhì)量指標(biāo)外，還需要根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論研究成果等，選擇合適原材料和顆粒級(jí)配、黏結(jié)劑配方，從穩(wěn)定性、流動(dòng)性、導(dǎo)熱性能、比電阻、抗震性、抗氧化性等方面進(jìn)行綜合優(yōu)化改進(jìn)，通過技術(shù)創(chuàng)新，研制具有強(qiáng)度高、抗熱震性能優(yōu)越、燒結(jié)性能好、不流糊、不斷電極、節(jié)能、環(huán)保等性能的優(yōu)質(zhì)電極糊[8]。

在電極糊儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)運(yùn)、添加、電極筒頂部等環(huán)節(jié)做好環(huán)境衛(wèi)生，避免電極糊中摻加雜物、灰塵等，避免造成二次污染，影響電極糊的品質(zhì)。正常生產(chǎn)時(shí)不允許灰塵落入電極殼內(nèi)，尤其是檢修時(shí)，一定要把電極殼內(nèi)的灰塵清掃干凈[3,9]。

2 加強(qiáng)電極管理

電極是電石爐的心臟，必須嚴(yán)格電極管理制度，重視電極的消耗調(diào)節(jié)控制，在電極工作長度足夠、爐溫開始上升、產(chǎn)品質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定、出爐操作順暢的條件下切勿縮小壓放時(shí)間，避免在低電壓、大電流、出爐不暢的情況下增加壓放頻次。

應(yīng)定時(shí)定量補(bǔ)充電極糊，合理控制電極糊柱高度，理想高度控制范圍為導(dǎo)電元件上端起3.5m～4.5m范圍處[2]，避免料柱過高或過低造成電極糊焙燒過程中的粒析現(xiàn)象和電極的燒結(jié)分層、抗拉強(qiáng)度衰減，導(dǎo)致電極糊的消耗量增加。要密切跟蹤電極糊焙燒過程中的溫度變化，電極筒上口煙氣顏色狀態(tài)。

應(yīng)密切關(guān)注電極入爐深度、電極焙燒速度、消耗速度是否在工藝要求范圍內(nèi)，定期停爐檢查電極使用狀況，定時(shí)、準(zhǔn)確測(cè)量電極入爐深度，合理的控制在電極直徑的1.1～1.25倍[2]。一要穩(wěn)定電極的入料深度，做好電極壓放，防止因電極工作長度過長，造成在料面裸露段長而加大熱損，自重大易發(fā)生硬斷事故。二要防止電極消耗過快，電極入爐深度不夠造成料面溫度升高、料面板結(jié)、支路電流增加、電極上抬、爐底溫度降低、出爐困難、產(chǎn)量下降，就會(huì)加快電極糊的消耗量。三要防止電極發(fā)軟，焙燒速度跟不上正常消耗速度，需要停止加料焙燒電極，不僅增加電耗也會(huì)加大電極糊的消耗量。

電極筒的制作、對(duì)接要專人負(fù)責(zé)，嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范，并做好過程監(jiān)督和驗(yàn)收工作，杜絕精度不夠、有缺陷電極筒的使用。重視電極筒焊接和強(qiáng)度，焊縫必須實(shí)焊，不能有沙眼，按要求打磨焊縫、并做好探傷，防止發(fā)生電極筒破肚、刺壞接觸元件的事故發(fā)生[3,9]。對(duì)接電極筒講究的是橫平豎直，光滑順溜，對(duì)新焊接的電極筒，驗(yàn)收達(dá)不到技術(shù)要求的堅(jiān)決不能使用，以免造成不必要的壓放困難或發(fā)生電極事故，按照工藝要求定時(shí)定量壓放電極，控制好負(fù)荷的升降。

加強(qiáng)生產(chǎn)巡回檢査，勤觀察、思考，發(fā)現(xiàn)電極事故苗頭，及時(shí)處理，防止事故擴(kuò)大。在日常生產(chǎn)管理中，多巡回檢查電爐設(shè)備，從原料質(zhì)量、配料、設(shè)備（防護(hù)屏內(nèi)的打火、冒煙、冒火；循環(huán)水溫度、壓力等）、操作，及早發(fā)現(xiàn)電極事故苗頭。

3 加強(qiáng)電石爐工藝操作管理

1）電石爐運(yùn)行爐況對(duì)原料質(zhì)量、配料準(zhǔn)確度很敏感，所以提高原料品位，降低雜質(zhì)、水分、控制粒度、減少白灰生過燒，氧化鎂含量，粉化面子是電爐冶煉的基礎(chǔ)。物料入爐前要增加混合料質(zhì)量控制點(diǎn)，提高配料合格率。提高炭材的質(zhì)量，選擇高含碳量、低灰分、低水分、低二氧化硫、低揮發(fā)分，粒徑合理的炭材，合理調(diào)整炭材配比；當(dāng)炭材中所含揮發(fā)分指標(biāo)偏高時(shí)，則對(duì)電極的侵蝕速度加快，直接影響著電極糊的消耗指標(biāo)[3]。

2）定期處理料面，增加爐料電阻，控制料面高度，有利于電極入爐深度，不大幅度調(diào)整配料指標(biāo)，杜絕副石灰操作和明弧操作，拉爐作業(yè)等不良習(xí)慣。加強(qiáng)出爐操作，維護(hù)好爐眼，不隨意調(diào)整爐眼位置，按時(shí)開爐及時(shí)封堵。保持電爐穩(wěn)定運(yùn)行，盡量減少運(yùn)行中打開觀察門探測(cè)電極工作長度和處理料面硬殼和積灰的頻次，避免大量空氣進(jìn)入爐內(nèi)燃燒，造成爐子一氧化碳濃度降低，電極外表皮嚴(yán)重氧化脫落。避免設(shè)備漏水事故和頻繁的停爐，破壞爐子電極的正常焙燒秩序，造成了電極的過燒結(jié)、易發(fā)生電極硬斷。

3）電石生產(chǎn)成績的好壞，取決于電石爐的參數(shù)，設(shè)備完好性，原料的質(zhì)量，操作和維修水平。其中電爐的參數(shù)最為重要。電石爐的參數(shù)包括電氣參數(shù)，電爐幾何參數(shù)和電氣幾何等參數(shù)。通過爐子運(yùn)行才能檢驗(yàn)參數(shù)設(shè)計(jì)的合理性，存在的參數(shù)缺陷，有的可以調(diào)整，有的就難以改造，主要靠操作來彌補(bǔ)設(shè)計(jì)上的不足。從電流、電壓等工藝因素調(diào)節(jié)，采用合適的流壓比，閉弧生產(chǎn)。通過提高爐料比電阻，達(dá)到設(shè)計(jì)運(yùn)行功率。維持電石爐在高爐溫、高質(zhì)量、高配比狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，爐內(nèi)炭材充足，電極的消耗相對(duì)較少；反之，則造成爐內(nèi)嚴(yán)重缺炭，產(chǎn)品質(zhì)量低，電極糊消耗速度加快。

4）好的工藝需要好的裝備做支撐，爐體部分，電極部分，出爐系統(tǒng)，上料系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電儀系統(tǒng)、安全消防報(bào)警系統(tǒng)、除塵凈化系統(tǒng)等做到計(jì)劃檢修，固定巡檢，處于設(shè)備完好狀態(tài)。不斷提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率。

5）在操作管理中建立高負(fù)荷、高配比、高質(zhì)量、高爐溫、低消耗的密閉式電石爐操作管理體系，解決密閉式電石爐電極糊消耗偏高的問題。

6）優(yōu)化調(diào)整電石爐的工藝電氣參數(shù)，確立工藝紀(jì)律的嚴(yán)肅性和權(quán)威性，電石爐操作要把電極糊添加檢查、電極壓放長度核實(shí)，需專人負(fù)責(zé)。

4 加強(qiáng)生產(chǎn)技術(shù)管理

1）采用最新的電極糊標(biāo)準(zhǔn)（YB/T 4448-2014礦熱爐用自焙電極糊）指導(dǎo)生產(chǎn)[3]。目前仍有一些電極糊生產(chǎn)企業(yè)仍然采用舊標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)一步補(bǔ)充完善行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，完善技術(shù)管理，縮小與國外大型企業(yè)電極糊技術(shù)質(zhì)量差距。

2）加強(qiáng)人員技能培訓(xùn)，提高電石爐操作者的技術(shù)水平和電極糊的使用管理，熟悉電石爐工藝原理，掌握崗位安全操作規(guī)程、工藝規(guī)程、設(shè)備規(guī)程，提高安全意識(shí)，能遵守公司各項(xiàng)管理制度，認(rèn)同公司文化。通過崗位手指口述、師帶徒、外出對(duì)標(biāo)學(xué)習(xí)、績效管理考核等辦法，提高人員的電爐操作水平。通過人、機(jī)、物、料、環(huán)的有機(jī)配合，統(tǒng)一思想，統(tǒng)一目標(biāo)，統(tǒng)一調(diào)度，各工段協(xié)調(diào)配合，一定能使電爐穩(wěn)定運(yùn)行，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)異。

3）電極糊在使用過程中，出現(xiàn)電極糊的消耗量、電極焙燒等異常情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)與供貨商技術(shù)人員溝通，做出必要的調(diào)整，防止電極過硬損傷接觸元件，甚至發(fā)生硬斷事故。當(dāng)電極焙燒趕不上消耗，會(huì)影響正常生產(chǎn)運(yùn)行，特別防止漏糊和電極軟斷的安全事故發(fā)生。要有針對(duì)性的調(diào)整電極糊的控制指標(biāo)，做到電極糊的消耗在合理區(qū)間內(nèi)。

4）電極糊生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)與使用單位做好溝通，了解電極糊在使用過程中存在的問題，進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)整，工藝改進(jìn)及技術(shù)升級(jí)，從生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化、信息化、智能化方面入手，做好技改技措和新技術(shù)的引進(jìn)，提高電極糊的質(zhì)量，以達(dá)到節(jié)能降耗、安全環(huán)保運(yùn)行的目的。

5）科學(xué)計(jì)算電極糊的日消耗量，合理的計(jì)算方法應(yīng)是電極的壓放體積乘以體積密度，再除以生產(chǎn)電石的日產(chǎn)量。電極糊消耗具有太多的不確定性，受很多因素的影響，拋開所有因素把電極糊的消耗與用電量或者產(chǎn)量結(jié)合起來，計(jì)算出每100kW·h的電或者每噸電石消耗多少千克電極糊，是考核電極糊消耗指標(biāo)的最合理的辦法。

6）隨著我國電石、鐵合金等行業(yè)快速發(fā)展，大型電石爐的密閉是今后發(fā)展的重要方向，改進(jìn)生產(chǎn)工藝，設(shè)計(jì)合理的電爐參數(shù)，提高電爐運(yùn)行功率。研制與之相匹配且具有較高經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)能降耗、資源綜合利用的電極糊，也成為電極糊生產(chǎn)質(zhì)量控制的重點(diǎn)。生產(chǎn)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)要研究出質(zhì)量更好、符合使用要求的電極糊產(chǎn)品。

5 結(jié)語

作為電石行業(yè)用量最大的功能材料，雖然電極糊在生產(chǎn)電石的成本中占得比例很小，只有2%左右[10]，但對(duì)穩(wěn)定生產(chǎn)，提質(zhì)增效，以及整個(gè)電石生產(chǎn)系統(tǒng)的安穩(wěn)長滿優(yōu)的生產(chǎn)目標(biāo)起著至關(guān)重要的作用，因此對(duì)電極糊的消耗指標(biāo)要高度關(guān)注。