电石生产工艺介绍

1、电石生产工艺简介1 产品说明1.1 简介化学名：碳化钙工业名：电石（英文名：calcium carbide）分子式：cac2 结构式：分子量：64.101.2电石的化学性质电石的化学性质很活泼，在适当温度下能与许多的气体、液体发生化学反应。1.2.1碳化钙不仅能被液态的或气态的水所分解，而且也能被物理的或化学结合的水所分解。在水过剩条件下，即将碳化钙浸于水中，反应依下式进行：cac2+h2o=ca(oh)2+c2h2被滴加水分解时，还发生如下反应：cac2ca(oh)2=cao+c2h2吸收空气中水份而分解：cac2+h2o=cao+c2h21.2.2 在没有任何水份条件下，将电石在氢气流中加

2、热至2200以上时，就有相当量的乙炔发生：cac2h2ocac2h2当加热到2275时，所生成的钙开始升华。1.2.3 在高温下，干燥的氧气能氧化碳化钙而生成碳酸钙。1.2.4粉状电石与氮气在加热条件下，反应生成氰氨化钙：cac2n2cacn2c1.2.5碳化钙能还原铅、锡、锌、铁、锰、镍、钴、铬、钼及钒的氧化物。1.2.6 电石中夹杂的磷的化合物，当电石与水作用时，生成磷化氢混在乙炔中；所夹杂的硫的化合物，与水作用时，生成硫化氢，硫化氢在电石被水分解时，几乎完全被水吸收，可是在水量不足时，所生成的乙炔中就会有相当多的硫化氢，硫化氢与碳化钙反应，能象水一样地使它发生乙炔：cac2h2scasc

3、2h21.3 乙炔的物理性质1.3.1 乙炔的分子式：c2h2结构式：hcch分子量：26乙炔在常温和大气压下为无色气体，工业乙炔因含有杂质（特别是磷化氢）而有特殊的臭味。1.3.2 乙炔的密度随着温度和压力的变化而变化，当温度在20和压力为760毫米汞柱时，乙炔的密度为1.091kg/m3。1.3.3 乙炔溶于水和酒精，极易溶于丙酮。在15和1大气压下1升丙酮可溶解乙炔25升，在15大气压下，1升丙酮可溶解乙炔的345升。1.3.4 乙炔的化学性质1.3.4.1 乙炔属于不饱和烃，不稳定，在一定条件下，较易发生分解爆炸，而且和与它能起反应的气体的混合物也会发生爆炸。乙炔在高温高压下，具有分解

4、爆炸的危险性。如压力为1.5表压以上的工业乙炔，在温度超过550时，则可能使全部乙炔发生分解爆炸。其反应式为：c2h22ch216.75mj当温度低于500，有接触剂存在时，也可能发生爆炸。1.3.4.2 乙炔和与它能起反应的气体的混合物具有较强的爆炸能力。乙炔与氧混合时，如将混合物加热至300以上，则乙炔在大气压下即行爆炸。乙炔与氯混合时，在日光作用下就会爆炸。乙炔与氧混合物的爆炸范围为2.393（乙炔在氧气中的浓度）。乙炔与空气混合物的爆炸范围为2.381（乙炔在空气中的浓度）。1.3.4.3 当乙炔被某溶剂溶解时，乙炔的爆炸能力就降低。湿乙炔比干乙炔的爆炸能力低关随着湿度的增高而减小。当

5、水蒸汽与乙炔之体积比为1：1.15时，通常不会发生爆炸。1.3.4.4 在高分解压力与温度，容器的尺寸很大或管道很长时，乙炔会发生爆震现象。爆震的传播速度为1800米/秒3000米/秒，爆震时所发生的局部压力达到600大气压。1.3.4.5当乙炔与铜盐、银盐及汞盐的水溶液相互作用时，能生成各种金属乙炔的沉淀物，此沉淀物具有爆炸性。1.4工业电石的组成工业电石中碳化钙含量常为65%90，其余为杂质。如碳化钙含量为85.3的电石，其大致组成如下：碳化钙（cac2）85.3氧化钙（cao） 9.5二氧化硅（sio2）2.1氧化铁和氧化铝（fe2o3+al2o3） 1.45氧化镁（mgo） 0.35碳

6、（c） 1.21.5 电石的质量标准电石质量符合gb10665-2004标准。指标名称指标优级品一级品合格品发气量（20、101.3kpa）l/kg300280260乙炔中磷化氢（v/v）% 0.060.08乙炔中硫化氢（v/v）% 0.10粒度（5mm80mm）的质量分数85筛下物（2.5mm以下）的质量分数 51.6原、辅助材料质量指标1.6.1、生石灰生石灰的质量符合如下条件：cao 90%mgo 1.5%盐酸不溶物1.5%生过烧8%1.6.2、冶金焦冶金焦的质量应符合如下条件：灰分15.0%挥发分1.9%水分6.0%粉末含量5.0%1.6.3、兰炭兰炭质量应符合如下条件：灰分10.0%

7、挥发分6.0%水分10.0%粉末含量5.0%1.6.4、电极糊电极糊质量应符合如下条件：灰分4.0%挥发分13.0%14.5%抗压强度19.6mpa电阻率75m体积密度1.36t/m32、电石生产历史1892年法国人h迈桑和美国人tl威尔森同时开发出了电炉还原制取碳化钙的方法。美国于1895年实现了工业化生产。当时电炉容量很小，只有100300kva，一般采用单相电极，间歇操作，产量也很低。当时电石产品主要用于点灯，后用于金属切割。到二十世纪初，用电石生产石灰氮的方法问世后，电石生产逐渐有所发展。出现了自动烧结电极和半密闭电石炉，电炉容量逐渐扩大。到二十世纪二、三十年代，通过电石乙炔合成有机化

8、工工业兴起，促进了电石生产的大力发展。挪威和德国先后发明了埃肯炉和德马克炉，直至现在世界主要的密闭炉炉型均出自于该两种炉型。美国对电石生产技术作出了巨大的贡献，研制成功了空心电极以及计算机控制的全自动操纵电炉的技术，尤其是计算机监控和观测电极糊软化烧结情况，避免了电极事故的发生，通过计算机测量、控制电极工作端长度，保持电石炉在恒定功率运行。并且电石炉容量不断向大型化发展，德国建成75000kva的电石炉，日本也建成了80000kva以上的电石炉，并完善了空心电极技术。电炉还原法生产碳化钙是目前工业生产碳化钙的唯一方法。电石主要用途是生产聚氯乙烯，2006年全国电石产能为1700万吨，共计产量为

9、1171万吨，同比增长27.71%。电石炉开车率69.23%。共生产聚氯乙烯823.86万吨，其中采用电石法生产的聚氯乙烯产量为589万吨，理论消耗电石884万吨，消费电石量电石总产量的75.11%。2007年全国电石产能突破2000万吨，产量达到1481.8万吨。2008年电石产量为1361万吨。另外一部分用于生产聚乙烯醇、石灰氮等。电石还用于钢铁的脱硫剂、分析化学中的水分测试剂、用于农业果树等经济作物处理剂，现在还有用于环保行业用作废水的脱硫剂等。3、电石的生成机理3.1、反应机理炉料凭借电弧热和电阻热在18002200的高温下反应而制得碳化钙，电炉是获得高温的最好设备，而且能量非常集中。

10、碳化钙的生成反应式如下：cao+3c=cac2+co-111.3千卡56 3664以上反应为吸热反应，为完成此反应，必须供给大量的热能。当生成一吨发气量300升/公斤的电石，消耗于反应的电能为：10000.806641113008601630度式中：0.806发气量为300升/公斤的电石其中碳化钙百分含量；860电热，1度电能完全转化为热能的数值（千卡/度）；64碳化钙的分子量实际上，工业电石炉生产1吨电石的时候，所消耗的电能远远超过计算所得的数值，可见大量的电能损失了。这些损失主要有以下几个方面：（1） 电石炉中有许多副反应存在，cac2=ca+2c-14.5千卡caco3=cao+co2-

11、42.5千卡co2+c=2co-39.3千卡h2o+c=co+h2-39.6千卡ca(oh)2=cao+h2o-26千卡casio42caosio229千卡sio2+2c=si+2co-137千卡fe2o3+3c=2fe+3co-108千卡al2o3+3c=2al+3co-291千卡mgo+c=mg+co-116千卡以上的反应都是吸热反应，都要消耗热量。（2） 电石炉气和被炉气带走的粉尘及出炉电石所带走的显热；（3） 消耗在电炉变压器、短网、电极以及通过炉体的热损失等等。理论消耗氧化钙10006456875公斤理论消耗碳素10006436563公斤所以理论炉料配比563/87564.3电石的反

12、应机理到目前为止还没有成熟的理论，一般的说法是：以固态反应生成cac2，cao+c=caoc（互相扩散态）caoc(互相扩散态)ca+coca2ccac2并有：mcac2+ncao=mcac2ncaomcac2ncao=(m-1)cac2(n-2)cao=3ca+2co3.2关于电石石灰的相平衡在电石炉内存在两种速度，除了化学反应的“反应速度”之外，还有另一种情况，就是石灰会很快熔化在生成的电石之中，它也有一个速度。原来电石和石灰单独存在的时候，都有很高的熔点，纯电石熔点为2300，纯石灰的熔点为2580。但是两者碰在一起，熔点就降低了。熔点可降到比石灰和电石的熔点都要低，这个熔点叫做“共熔点

13、”，而且这个共熔点又是不固定的，它随着电石和石灰混合的比例不同而不同。把电石和石灰按不同的比例混合，并分别测定其共熔点，把它绘成图，从这张图上可以找到在一定温度下，共熔的电石和石灰的比例，也就是熔融电石的成份，如果有超过这个比例的多余电石，那么，在这个温度下，这一部分电石就凝固出来。这张图就叫相平衡图。如果有多量石灰存在时，不可能在电石炉里得到与石灰分开的纯电石。而高质量的电石（成份在80%以上）也不是在电石炉一开始就生成的，因为电石的熔点高，当它一生成就和周围的石灰共熔成熔较低的共熔体流了下去，由于含6970%电石的共熔体的熔点最低，所以生成的电石石灰共熔体，大多是这个成份。电石与石灰共熔的

14、速度是很快的，只要纯的电石一生成就与石灰共熔了。共熔体的电石成份一般不会高于70%，因为配料比高时，焦炭还来不及反应生成电石，而配料比低时，石灰倒很容易与之共熔，使电石冲淡（稀释）到70%以下。这样，在电石炉里就有两个速度。一个是焦炭与石灰不断化合生成电石的“反应速度”，另一个是生成的电石不断与石灰共熔而稀释的共熔速度，这个速度叫做“稀释速度”。电石的反应速度是由什么来的？如果我们考虑最理想的情况，即一个石灰的分子和三个碳原子直接相遇而发生反应，在2000以上的温度下，反应速度是很快的，比共熔速度还快。但是在电石炉内，焦炭是以块状存在的，而不是一个碳原子的易破碎存在的，焦炭没有明显的熔点，直到

15、3000时，它还是固体。到3537时才汽化，所以在电炉里焦炭是始终不熔化的固体。这样，它的有限的反应接触面就大大阻滞了与熔化石灰的反应速度，甚至比共熔的速度更慢。在电炉里熔化的石灰电石共熔体是怎样与多孔的焦炭反应？第一步是电石石灰共熔体中的石灰与焦炭块表面上的碳反应，同时石灰熔液不断渗入焦炭的毛细孔中，一边渗入，一边就与碳素反应，生成电石而共熔，使焦炭变松，反应时产生的一氧化碳又使变松的焦炭崩裂成小块。第二步是未崩裂的和已崩裂成小块的焦炭，再不断被石灰熔液渗入，边反应、边崩裂，有一些焦炭就分散成微粒，悬浮在电石石灰共熔体中。这时如果配比低，石灰过剩，那么焦炭微粒在共熔体中通过扩散，不断反应直到

16、全部反应成电石。如果配比高，石灰没有过剩，那么焦炭的微粒与共熔体中的大部分熔化石灰反应石生成电石。这种电石石灰共熔体中，石灰的含量极少，甚至还有多量分散而没有与石灰反应的焦炭微粒，留存在电石中。从反应的过程可以看出，反应速度被焦炭的有限的反应表面所限制了。所以，电石的实际反应速度，不仅要由化学反应的速度来决定，而且还决定于石灰的渗透速度，焦炭的崩裂分散和扩散速度。同时，还决定于炉温的高低，焦炭的化学活性等。在电石生成的同时，它一定要与周围的石灰共熔，共熔也有一个速度。在炉内温度高于这个组份的共熔点时，只要热量的供给跟得上熔化时吸收热量的需要，共熔的速度是足够快的，在一定条件下看来比反应速度要快

17、些。所以，电石一边在生成，一边就被熔融的石灰所稀释。如果反应速度大于稀释速度，那么，电石成份就不断增加，质量就会高起来。反之，如果稀释速度大于反应速度，则电石就会不断被冲淡，成份减少，质量就低了。所以在操作时我们如何适当加快反应速度，适当调节稀释速度，这是一个关系到产品质量和电耗的关键性问题。这是指配比足够高的情况，如果配比很低，就是焦炭全部反应完后，反应速度再快，也得不到高质量的电石。反应速度和稀释速度在电石炉内同时存在，影响这两个速度的条件不同，但在正常的情况下，这二个速度是可以保持平衡关系的。从两个速度本身来说，稀释速度是比较相对稳定的，而反应速度变化较大，影响反应速度变化的主要因素是炉

18、温。kae-e/rt式中：k反应速度常数；a常数；e反应的活化能（粗略估计为200千卡/克分子）；r气体常数，1.98卡/克分子度；t反应温度如果炉温从1900提高到2100，反应速度常数为k1/k2ee/r（1/t01/t1）e200000/1.98(1/2173-1/2373)=e4.0=54.4倍如果炉温从1800提高到2100，则反应速度常数为：k1/k2e200000/1.98(1/2073-1/2373)=e6.2=490倍所以，炉温对反应速度的影响是十分巨大的。要想提高炉温，主要是靠生产高质量的电石，相应地也要提高电石炉的负荷。在这种情况下，炉膛内的电阻将会下降，电极不容易深入到

19、适当的位置，甚至出现明弧操作，这就会降低各项技术经济指标。通常采用的办法为：适当提高电流电压比，使其能在电阻较低的情况下，仍然进行闭弧操作；掺用部分比电阻较大的碳素材料等。从相图上还要以看出，如果要生产300升/公斤发气量以上的电石，炉温至少要在1980以上，最好是2000。炉温越高，电石成份就越高。另外，如果配比低了，就是尽烧也不会有高质量的电石。69%的电石凝固后，电石中是混成一片，没有电石的晶体，而成份高的电石中才有电石的结晶体镶嵌在69%成份的电石的凝固体中间。电石成份越高，结晶体越多。3.3炉料配比的计算炉料配比，通常以100公斤石灰配合多少公斤碳素材料来表示。电石生成反应：cao3

20、ccac2+co56 312 64按上式计算，理论上制得一吨电石需消耗氧化钙：56=875公斤需消耗纯碳：36563公斤纯炉料配比10064.3上式说明100公斤纯石灰完成生成电石需配入64.3公斤纯碳。实际上工业电石炉不可能采用纯原料，也不可能生产纯电石，因此实际生产中计算炉料配比必须原料中的杂质含量，以及在生产过程中物料损失等因素，由生产实践得出经验公式：炉料配比式中：a石灰中氧化钙含量b电石中碳化钙含量c碳素原料中固定碳含量d电石中游离氧化钙含量e投炉石灰损失量f投炉碳素原料损失量据我厂情况：a93.15% b=80.43% c=83% d=13.12% e=2% f=3.6%炉料配比6

21、4.14上述求得为碳素材料无水份的配比，称为干基配比，密闭炉用焦炭含水量为1，考虑碳素材料带水时：干基配比1-水份炉料配比 =64.79%即：石灰：焦炭64.794电石炉有关参数讨论4.1、电流电压比电石炉容量不同，其最佳电流电压比不同，一般来说电石炉容量越大，其最佳电流电压比也越大。可用公式计算：（i2/u2）最佳kgps0.25式中：kg流压比系数，一般取3133.6（i2/u2）最佳kgps0.2533.6230000.25414对于同容量的电石炉，其电流电压比大，会使电极容易深入炉料而闭弧生产，热效率较高。但电流电压比过大，电极插入炉料应会太深，减少熔池的高度和体积而降低产量，同时易烧

22、坏炉底。这时功率因数和电效率也较低。电石生产时，往往采用两台变压器并联的方法来提高电流电压比，或采用单台变压器负荷生产的方法来提高电流电压比。4.2电极直径电极直径决定于电极的电流密度，而允许的电流密度与所使用的电极糊质量相关。电极的电流密度选得过大，则电极直径过小，会增加电极的电阻电耗，电极容易因过焙烧而硬断，也会缩小电石炉熔池；电极电流密度选得过小，则电极直径过大，虽然能扩大熔池，还可减少电极电阻电耗，但电极不易深入炉料，且会增加热损耗而降低热效率，电极焙烧不足易软断，电弧温度也会降低，对生产不利。所以，必须选用合适的电极电流密度和电极直径。4.3电极同心圆合理的同心圆直径是闭弧生产、优质

23、高产低消耗的条件。电极同心圆是由电极直径、电流电压比、电极间距、电位、电石反应区电能密度等所决定的，而首先是取决于电极直径。同心圆选得过大，三相熔池容易不通，出炉困难，易翻液体，中心区热量不集中，温度不高，难以得到高质量的电石；同心圆选得过小，三角区易重叠，热量过于集中，炉料站不住，热量损失大，产量不高，电耗高。4.4炉膛内径炉膛内径太小，炉墙易损，炉膛内径太大，则会增加电石炉的建筑面积，增加投资，也会使短网长度增加，增大电耗，降低电效率，同时也易增加出炉的难度。4.5炉膛深度炉膛深度太浅，炉料层太薄，蓄热困难，表面散热损失大，不但会降低电石产量，且电极离炉底过近，电弧燃烧过于集中，易损坏炉底

24、，也会迫使电极上升，较难闭弧生产。炉膛太深，不仅会减少电石反应区的电能密度，降低电石质量，且会使出炉困难。5、影响电石消耗的因素5.1 原料中杂质的影响原料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：sio2+2c=si+2co-574kjfe2o3+3c=2fe+3co-452kjal2o3+3c=2al+3co-1218kjmgocmgco-486kj上述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

25、碳立即起反应，生成氧化镁：mgcomgoc489kj此时，由于反应放出强热形成高温，局部硬壳遭到破坏，使带有杂质（si、fe、al、mg）的液态电石侵蚀了炉底。另一部镁上升到炉料表面，与一氧化碳或空气中的氧反应：mgo2mgo614kj当镁与氧反应时，放出大量的热，使料面结块，阻碍炉气排出，并产生支路电流。还破坏局部炉壳，甚至使熔灺遭到破坏，堵塞电石流出口。实践证明，石灰中氧化镁含量每增加1%，则功率发气量将下降1015l/kwh。还有部分氧化镁在熔融区与氮反应，生成的氮化镁(mg3n2)，使电石发粘，造成出炉困难。影响正常生产。二氧化硅在电石炉中被焦炭还原成硅，一部分在炉内生成碳化硅，沉积于

26、炉底，造成炉底升高。一部分与铁作用生成硅铁，硅铁会损坏炉壁铁壳，出炉时会损坏嘴和电石锅等。氧化铝在电石炉内不能全部还原成铝，一部分混在电石里，降低了电石的质量，而大部分成为粘度很大的炉渣，沉积于炉底，使炉底升高，严重时，炉眼位置上移，造成电炉操作条件恶化。氧化铁在电炉内与硅熔融成硅铁。磷和硫在炉内分别与石灰中的氧化钙反应生成磷化钙和硫化钙混在电石中。磷化钙在制造乙炔气时混在乙炔中有引起自燃和爆炸的危险，硫化钙在乙炔气燃烧时，变成二氧化硫气体，对金属设备有腐蚀作用。依据氧化物的反应热量平衡计算，平均每公斤氧化物还原需要耗热折电2.5kwh、耗焦0.32kg。如果炭材中灰分增加1%，按焦耗600k

27、g/t计算，则影响电石电耗约6001%2.515kwh/t；影响电石焦耗约6001%0.321.92kg/t。平均每公斤氧化镁及氧化硅还原需要耗热折电为3kwh、耗焦为0.35kg。如果石灰中氧化镁及氧化硅含量增加1%，按电石石灰耗900kg/t计算，则影响电石电耗约9001%327kwh/t，影响焦耗约9001%0.353.15kg/t。焦炭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。所以在实际生产中，因焦炭灰分升高而造成电石电耗、焦耗的上升值会远远高于以上的计算。据有关生产试

28、验显示，焦炭中灰分每增加1%，电石电耗实际会上升达5060kwh/t。5.2焦炭中水份对电耗及焦耗的影响假设焦炭投炉时为38，则每公斤水份由38上升到100需耗热62千卡，而水由100化为蒸汽需耗热539千卡。假设有50%的水蒸汽直接由100加热到592逸出，则需耗热：0.50.482（592100）119千卡另外50%水蒸汽与碳作用：h2occoh21743千卡/公斤水18122820.50.330.770.055需耗热0.51743872千卡coh2带出热为（0.770.2590.0550.26）（592100）105千卡这样每公斤水份影响电耗合计为：625391198721051697千

29、卡1697千卡/8601.973度假如每吨电石的焦耗为625公斤，则焦炭中水份每1%，即影响电耗增加：6251%1.97312.33度同时如果焦炭平均含碳量为83%，则碳素与每公斤水分反应增加的焦耗为0.33/0.830.40公斤，则焦炭中水份每1%，即影响电石焦耗增加：6251%0.402.5公斤另外水份对石灰消化、阻碍电石反应等影响尚未计入。5.3炭材中挥发份对电石电耗的影响炭素材料中挥发份对电石生产的危害也是不容忽视的，实践证明，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35kwh/t。另外，挥发份靠近反应区，形成半融

30、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。对于开放炉，使炉面火焰增长，操作环境恶化。5.4、石灰生过烧对电耗及焦耗的影响每公斤caco3分解根据式caco3=cao+co2425千卡/公斤caco3，其耗热425千卡，每公斤caco3分解后生成co20.44公斤，如有75%与碳作用，co2c2co936千卡/公斤co24412560.440.750.090.42则需耗热0.440.75936309千卡而co2co带去热量为（0.440.250.270.420.259）（59238）76千卡每公斤caco3耗热合计为42530976810千卡折电耗810/8600.94度如

31、电石石灰耗为900公斤，则石灰中生烧每1%，即影响电耗：9001%0.948.46度同时每公斤caco3分解后产生co2与碳反应，如焦炭固定碳含量为83%，则使焦炭消耗增加：0.09/0.830.11公斤，按900公斤石灰耗，则生烧每1%，焦耗增加9001%0.110.99公斤另外生烧还会造成炉料配比不准，进而影响电石生产等问题。过烧石灰坚硬致密，比重大，反应接触面减小，活性差，影响产品质量和产量。5.5 粉化石灰的影响石灰在生产和贮存的过程中，吸入空气和碳材中的水份而产生一部分氢氧化钙，氢氧化钙在电炉内发生如下反应：ca(oh)2=cao+h2o109kjh2o+c=co+h2166kj在电

32、石生产过程中，粉化石灰不但要多消耗电能和炭素原料，而且还要影响电石操作。炉料中的粉末含量较多时，容易使电极附近料层结成硬壳，产生棚料现象。棚料有两种害处：一是降低炉料自由下落的速度，减少投料量，使电石炉减产；二是阻碍炉气自由排出，增大炉内压力，最后发生喷料和塌料等现象，影响电石炉正常操作。按照氢氧化钙在炉内反应式进行衡算，每公斤石灰风化后投炉反应，将需要消耗热量4911.5kj，折电为1.36kwh，需耗焦炭0.21kg。如按电石石灰耗900kg/t计算，石灰风化1%，则影响电石电耗9001%1.3612.24 kwh/t，影响焦耗约9001%0.211.89kg/t。5.6 原料粒度的影响石

33、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。根据层堆粒状焦炭电阻测试实验结果，粒状焦炭的名义结构电阻为粒状焦炭的本征电阻与接触电阻之和，可以近似地用下列公式表示：式中：r焦粒的当量直径，cm；p层堆粒状焦炭所承受的负荷，mpa；a、b、c与焦粒几何形状有关的经验常数。这样，影响粒状焦炭结构电阻的诸多因素就可以分别由焦炭的本征电阻和接触电阻所表现出来。

34、焦炭的本征电阻与温度的变化密切相关，温度越高，其本征电阻越小。而粒径的大小、几何形状、粒度分布和焦层上压力的变化，则会改变堆层粒状焦炭的接触电阻。如果认为焦炭几何形状、粒度分布及焦层上压力固定不变，仅考察焦炭粒度变化对接触电阻的影响，则焦炭粒径越大，其接触电阻越小。对于不等径焦炭的粒度分布的影响，通常焦炭的密堆程度越大，则其接触电阻越小。碳素原料粒度与电阻的关系见表。单一粒度粒度(mm)03310101515202025电阻()18106.6 6.15混合粒度粒度(mm)03310101515202025电阻()10 701557.2525 631029.105 40351556.005.7炉

35、料配比与炉料电阻的影响式中：混合料的比电阻，mm2/m；x每百公斤石灰配用焦炭的公斤量。x越大，则越小，如配比为90%，73.4mm2/m。而x70%，113.9mm2/m。可以看出承受着炉料配比下降，炉料比电阻明显上升。5.8、功率提高对电耗的影响功率提高时，如炉料电阻大，能使电极深入，则电耗将会明显降低。一方面由于功率因数提高，另一方面最主要的由于每小时冷却水带出热、炉体及料面热损失却不明显增加，而时产量提高，因此分配到每吨电石的单位电耗则相应降低。据资料，功率提高500千瓦，单位电石冷却水可少耗电26.2度、料面辐射热损失减少9度、炉体热损失减少1.3度。故功率提高500千瓦，合计降低电

36、石电耗为36.5度，在实际生产中为50度/吨电石左右。5.9、停电时间长短对电石电耗的影响停电时，因为没有产量，而炉体、料面及冷却水却照样有热损失，虽然比平时少，但还是有消耗，而送电时这部分热损失造成的温度降低，还是要靠电能升回来。所以还是造成了电能的浪费。这部分电能可以按经验公式估算：423.9t/(24-t)按此计算，如停电4小时，造成当时电石单位电耗上升84.8度/吨电石；如停电8小时，则造成当时电石单位电耗上升212度/吨电石。5.10、炭材中灰份对电石电耗的影响炭材灰份中主要有氧化铁、氧化铝、氧化镁、氧化硅等，它们都与碳素进行反应，同时吸收热量，据资料，每公斤氧化物还原需耗热折电2.

37、5度，如按焦耗625公斤计算，炭材中灰份每1%，影响电石电耗6251%2.515.6度。另外每公斤灰份需消耗炭素0.31公斤，如按焦耗625公斤，炭材中灰份每1%，即影响焦耗6251%0.311.95公斤其中氧化硅、氧化镁还有部分来自石灰，这部分石灰中的杂质也会造成电耗的上升。5.11、电石发气量对电耗的影响电石发气量高，其熔点高，温度必然就高，所以其热损失也大，相应的电耗就越高。据有关厂所作的专门的生产试验及数理统计，电石发气量每提高10升/公斤，大约每吨电石要多消耗电68.2度。5.12、自然功率因数对电耗的影响电石炉的有功功率p3uicos式中：p有功功率kw；u电炉变压器二次电压v；i

38、二次电流a；cos功率因数当p19500kw u=180v条件cos=0.737时，i119500/1.731800.73784868acos=0.859时，i219500/1.731800.85972185a即在同样的功率下运行，功率因数越低，需要的电极电流越大。按有功功率损失p损i2r损计算，p损1/p损2（i1/i2）2（84868/72815）21.358当电石炉输入功率为19500kw，功率因数为0.859时，短网上损失的有功功率为1600kw左右，则功率因数为0.737时，短网上损失的有功功率达到16001.3582173kw，即0.737功率因数时比0.859功率因数时在短网上就要多消耗21731600573kw/小时的电能。提高功率因数的关键在于控制操作电阻，而操作电阻控制的关键在于控制炉料电阻，提高炉料电阻的方法有：炉料的粒度小一些、选用比电阻较大的炭材、适当控制料面温度、定期清除硬块。5.13、明弧操作的影响在开放式或半开放式电石炉生产中，由于电极工作端长度不够，或者不能深入，电极浮在料层上面，电弧使料浅料层中的石灰分解冲出料面，形成明弧。明弧操作的危害非常大，不仅破坏料层结构，打乱反应过程，降低产品质量，而且还损失大量的热能。