石灰中的雜質(zhì)對(duì)電石生產(chǎn)十分有害。當(dāng)爐料在電石爐內(nèi)反應(yīng)生產(chǎn)碳化鈣的同時(shí),各種雜質(zhì)也進(jìn)行下列反應(yīng)
SiO2+2C→Si+2CO-137千卡(1500℃時(shí)反應(yīng))
Fe2O3+3C→2Fe+3CO-108千卡(730℃時(shí)反應(yīng))
Al2O3+3C→2Al+3CO-291千卡(2160℃時(shí)反應(yīng))
MgO+2C→Mg+CO-116千卡
因此,在電石爐中不但多消耗電能,而且又多消耗碳材。根據(jù)物料平衡,得出各類雜質(zhì)的還原率如下:
MgO:80-100%
SiO2:40-60%
Al2O3:5-10%
Fe2O3:3-50%
經(jīng)過實(shí)踐證明,雜質(zhì)的還原率與電石發(fā)氣量有一定的關(guān)系,另附圖表。電石的發(fā)氣量越高,雜質(zhì)的還原率越高,在相同的石灰條件下,質(zhì)量越高,雜質(zhì)還原越完全,電耗越高。
各種雜質(zhì)中,氧化鎂對(duì)電石生產(chǎn)的危害較大。氧化鎂在熔融區(qū)迅速被還原成金屬鎂,而使熔融區(qū)成為一個(gè)強(qiáng)烈的高溫還原區(qū)。鎂蒸氣從這個(gè)熾熱的區(qū)域大量逸出時(shí),其中一部分鎂與一氧化碳立即起反應(yīng),生成氧化鎂:
Mg+CO= MgO+C+117千卡(熔融區(qū))
反應(yīng)生成的高溫使局部硬殼被破壞,使液體電石繼之外流,與耐火磚襯接觸,侵蝕了爐襯。
另一部分鎂蒸氣上升到爐料表面,與一氧化碳或爐氣中的氧氣反應(yīng):
2Mg+O2=2 MgO+146.6千卡(爐面)
放出大量的熱,使料面結(jié)成大塊,阻礙爐氣排出,引起支路電流。在密閉爐上還會(huì)阻塞爐氣排出。
上述兩種氧化反應(yīng)都放出大量的熱。由于這些熱量在爐料上部放出,給操作帶來了困難。更重要的是,這部分熱量對(duì)爐體也會(huì)產(chǎn)生不良影響,反應(yīng)熱能使熔池破壞,會(huì)使電石堵在流出口內(nèi),甚至完全堵塞流出口。最嚴(yán)重的時(shí)候,熔池由于失去周圍的硬殼,造成耐火磚的燒毀。(新開爐時(shí),負(fù)荷不能升高太快)
氧化鎂的還原作用會(huì)降低電能效率和電石產(chǎn)量,并增加碳材消耗。還原產(chǎn)物鎂的燃燒,妨礙爐子的操作和運(yùn)行,甚至毀壞爐襯。
通常爐氣把原料中的氧化鎂還原后帶走85%,其余 15%留在熔融區(qū),與氮反應(yīng)生成氮化鎂,使電石發(fā)粘,在爐內(nèi)不易流出,影響正常生產(chǎn)。
氧化鎂對(duì)電石爐功率發(fā)氣量的影響,石灰中每增加1%的氧化鎂,功率發(fā)氣量將下降10-15%。
二氧化硅在電石爐內(nèi)被還原成硅,一部分在爐內(nèi)生成碳化硅,沉積于爐底,形成爐渣的主要成分,造成爐底升高;一部分與鐵作用生成硅鐵,損壞爐壁鐵殼,出爐時(shí)會(huì)燒壞爐嘴和冷卻鍋等設(shè)備。
二氧化硅的含量對(duì)功率發(fā)氣量有一定的影響,基本上呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。
氧化鋁在電石爐內(nèi)不能全部被還原成鋁,一部分混在電石里,降低電石的質(zhì)量,大部分成為粘度很大的爐渣,沉積于爐底,使之抬高。嚴(yán)重時(shí)爐眼上移,造成操作條件惡化。
氧化鐵在電石爐內(nèi)與硅反應(yīng)生成硅鐵,其危害如前所述。
硫和磷與氧化鈣反應(yīng)生成磷化鈣和硫化鈣,混在電石中。前者有引起自燃爆炸的危險(xiǎn),后者在乙炔氣燃燒和參與反應(yīng)時(shí),變成二氧化硫,對(duì)金屬有腐蝕作用。