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电石生产基础知识 要点 电石的基本概况电石生产的主要原材料影响电石炉操作的重要因素电石生产工艺流程示意图电石生产的主要指标 第一部分电石的基本概况 1 概述1 1 电石的定义电石的化学名称叫做碳化钙 CaC2 电石是商业名称 通常说的电石实际上是碳化钙 CaC2 和氧化钙 CaO 的混合物 即碳化钙与氧化钙的共熔体 一般电石中CaC2含量在69 98 85 97 之间 即发气量在260 320L kg 1 2 电石基本生产原理它是将生石灰和碳 焦炭 兰碳 无烟煤 石油焦等 按照一定比例混合后 进入电炉 矿热炉 内 在1750 2200 的高温下 通过化学反应生成的 其化学反应为 CaO 3C CaC2 CO 11 13千卡 1 3 电石的质量电石质量是通过发气量来表示的 单位为 L kg 一般电石发气量在260 310L kg之间 电石分为三个级别 合格品 260 280L kg 一级品 280 300L kg 优级品 300以上 标准电石是指发气量为300L kg CaC2含量为80 6 的电石 2 电石的物理性质2 1 电石的外观颜色随碳化钙的含量不同而不同 有灰色的 棕黄色的或黑色的 当CaC2含量较高时则呈紫色 若电石的新断面暴露在潮湿的空气中 则因吸收了空气中的水分而使断面失去光泽变成灰白色 2 2 电石的相对密度一般为2 3 CaC2含量的越高 相对密度越小 2 3 电石的熔点随电石中CaC2含量改变而改变 纯电石的熔点为2300 工业产品电石中CaC2含量一般在80 左右 其熔点常在2000 左右 2 4 电石能导电 其导电性随CaC2含量增加而增加 其导电性与温度也有关系 温度愈高 导电性则愈好 3 电石的化学性质电石遇见水或吸收空气中的水分 马上反应生成乙炔 C2H2 和Ca OH 2 碳化钙与水反应方程式为 CaC2 2H2O Ca OH 2 C2H2在水量不足时 除发生以上反应外 还伴随发生以下反应 CaC2 Ca OH 2 2CaO C2H2因此电石在生产 储存 运输等过程中 必须杜绝与水接触否则可能会发生燃烧和爆炸事故 4 电石的用途电石的主要用途是生产乙炔 所产乙炔主要用于生产聚氯乙烯 即树脂或叫PVC 约占电石整个用量的70 以上 是重要的化工基础原料 此外电石还用于生产溶解乙炔 气焊用 炭黑 钢铁行业脱硫等 第二部分电石生产的主要原材料 1 生石灰生石灰的主要成分是氧化钙 CaO 它是石灰石 主要成分是CaCO3 在石灰窑内经过高温煅烧分解而得到的 主要化学反应方程式为 CaCO3 CaO CO2生产电石用的生石灰质量要求 CaO 92 MgO 1 5 SiO2 1 0 粒度8 45mm粉料 2 8mm石灰粉 粒度合格率 90 生过烧 6 2 碳素原料2 1 焦炭我国电石生产所用的碳素原料大多数采用二级冶金焦炭 用于生产电石的焦炭要求 C 固定碳 84 灰份 15 挥发份 1 6 S 0 8 P 0 04 水分 1 入炉含水率 粒度5 20mm粉料 3 5mm焦炭粉 粒度合格率 90 2 2 无烟煤我国有少数采用无烟煤为原料 通常应选择固定碳含量在84 的无烟煤与焦炭混合使用 因为无烟煤的比电阻较大 可以弥补焦炭比电阻小的缺陷 用于电石生产的无烟煤质量要求 C 固定碳 84 灰份 8 挥发份 7 S 0 8 P 0 04 水分 1 入炉含水率 粒度10 25mm粉料 2 10mm煤粉 粒度合格率90 以上 2 3 兰炭兰炭是二十世纪九十年代开始在电石炉上进行试验 经过十多年的努力 现在已经成为电石企业广泛选用的原料 通常应选择固定碳含量在84 以上的兰炭生产电石 用于电石生产的兰炭质量要 C 固定碳 84 灰份 8 挥发份 6 S 0 8 P 0 04 水分 1 入炉含水率 粒度10 30mm粉料 2 10mm煤粉 粒度合格率90 以上 3 电极糊电石炉是通过电极将大电流从电炉变压器输入电石炉供化学反应热源用的 因此电极是电石炉极为重要组成部分 目前电石炉采用的自焙电极 即将电极糊加入电极壳内 依靠电流和炉内传到热来对电极糊进行融化 挥发和焙烧 在生产过程中 通过不断焊接电极壳 不断添加电极糊 不断焙烧新的电极来维持电炉的正常运行 自焙电极既是电炉中的重要组成部分 又是电炉的心脏所以 电极糊的质量直接关系到电石炉能否长周期 安全 稳定运行 是电石生产的关键环节 如果电极糊质量不好 不但电炉不能稳定运行 生产指标较差 而且很容易发生电极软断事故 从而发生燃烧 爆炸等重大安全事故 第三部分影响电石炉操作的主要因素 1 生石灰的影响1 1 石灰杂质的影响生石灰中的杂质对电石生产是十分有害的 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 因此 在电石炉中不但多消耗电能 而且又多消耗焦炭 各种杂质中 氧化镁对电石生产的为害较大 氧化镁生产过程中会因还原成金属镁 而成为一个强烈的高温还原区 反应所产生的高温使局部硬壳被破坏 可能使液态电石继之外流 与耐砖衬接触 烧坏炉衬 降低炉体使用寿命 因此必须严格控制生石灰中镁的含量 1 2 生烧石灰的影响生烧石灰是指在生石灰 CaO 中所存在的未分解的碳酸钙 CaCO3 在电石炉内生烧石灰中的碳酸钙要进一步分解成生石灰 再与焦炭反应生成电石 分解碳酸钙需要消耗热量 这个热量就要由电能来供给 那就增加了电石的电耗 同时也会打乱配料比例 造成配料不准确 因此要严格控制生烧石灰入炉 1 3 过烧石灰的影响过烧石灰是指 生石灰在石灰窑内停留时间过长或温度过高 原来疏松多孔的生石灰就会变成坚硬的石灰 体积比原来缩小43 左右 这样的生石灰就是过烧石灰 过烧石灰坚硬致密 活性差 降低化学反应速度 对电炉操作不利 所以过烧石灰也要尽量减少 它的危害比生烧石灰还大 必须严格控制 1 4 石灰粒度的影响石灰粒度对电石生产是十分重要的 粒度过大 接触面积小 反应较慢 粒度过小 炉料透气性不好 容易造成喷料 塌料 结块等现象 影响电石炉操作 甚至发生安全事故 因此 对石灰的粒度应提出适当的要求 尤其是要严格控制入炉的粉料 粒度小于5mm的视为粉料 2 碳素原料的影响2 1 碳素原料中水分的影响碳素原料中的水分 在配料后与石灰混合 立即反应产生石灰粉末 影响电石炉正常操作 还会造成人身安全事故 石灰粉对电石生产也是十分有害 在密闭电石炉上则影响更为严重 因此必须严格控制碳材水分 这也是必须在生产中必需配置碳材烘干设备的根本原因 在采购中也要严格控制水分含量 否则就会增加烘干难度 2 2 碳素原料粒度的影响各种碳素原料在各种粒度下 其电阻相差很大 一般是粒度愈小 电阻愈大 在电炉上操作时 电极易于深入炉内 对电炉操作有利 但粒度过小 但粒度过小 则透气性差 容易使炉料结块 反而不利 反之 粒度愈大 电阻愈小 电极易上抬 对电炉操作不利 因此 粒度大小是电石生产中的一个重要的原料控制指标 碳素材料粒度对电炉生产的影响远远大于生石灰粒度 2 2 碳素原料粒度的影响各种碳素原料在各种粒度下 其电阻相差很大 一般是粒度愈小 电阻愈大 在电炉上操作时 电极易于深入炉内 对电炉操作有利 但粒度过小 但粒度过小 则透气性差 容易使炉料结块 反而不利 反之 粒度愈大 电阻愈小 电极易上抬 对电炉操作不利 因此 粒度大小是电石生产中的一个重要的原料控制指标 碳素材料粒度对电炉生产的影响远远大于生石灰粒度 第四部分密闭电石炉生产工艺流程 第五部分电石生产的主要指标 1 电耗1 1 工艺电耗工艺电耗是指直接供给电石炉满足生产电石冶炼需要的单位电能消耗 我们国家规定生产1吨标准电石工艺电耗应该控制在3250kwh T以下 实际多数电石生产企业工艺电耗在