电石生产工艺操作规程

电石生产工艺操作规程讲解

主讲人：赵永

培训时间：2006年3月18日和8月15日

一、目的：

为了电石生产过程的控制，在受控状态下生产和满足本公司电石生产的工艺要求，制订电石生产工艺操作规程。

二、适用范围：

此生产工艺操作规程适用于宁夏兴平精细化工股份有限公司生产过程中原料、配比、运料、投料、冶炼、出炉、化验分析、冷却、包装、出厂等范围。

三、工艺流程图：见附件

四、过程控制：

4.1 原料

4.1.1兰碳:兰碳是在矿热炉冶炼中主要的原料之一,而且还是化学反应中的导电体、导热体，因此它的组成的粒度的大小，直接影响电炉的操作，生产电石用兰炭应符合下列要求：

固定炭＞81%，灰份＜8%，挥发份＞8%，水份＜14%，粒度18-28mm，粒度的合格率要求在85%以上。

4.1.2 无烟煤:

电石生产中适用软质半软质,要求固定碳含量高,灰份小,无烟煤的比电阻大,所以在兰碳中用15%-30%的无烟煤比较适合电石生产,无烟煤的质量要求: 固定碳＞85%,挥发份＜10,灰份＜8%,水份８5%.

4.1.3白灰:

白灰是电石生石的主要原料之一,属易分解,应严防潮湿或雨水的浸泡,有条件应当罐装贮藏,时间为夏季1-2天,冬季2-4天为宜.

电石生产中的氧化钙应符合下列要求:

氧化钙＞90%,氧化镁＜1.6%,生过烧＜10%

粒度要求:45-100mm,粒度的合格率要求在90%以上.

4.2 原材料的验收及控制:

4.2.1 验收:进厂原料必须经质检员外观验收合格.外观要求:粒度要求,水份含量的初步检验合格后,指定卸位臵，注明产地，厂家标示。若新换产地厂家的原料必须先经过化验分析合格后，方可卸车，对固定客户的原料经过外观验收后可以先卸车后化验，及时掌握质量动态变化，接近控制指标时，质检员应向原材料供应部门发出“蓝色警告”，并以书面形式下达。

确保进入原料合格率98%以上，杜绝不合格原料进厂。

4.2.2破碎、筛分：

鉴于目前市场供应的原料粒度较大不符合电炉冶炼的粒度要求，本厂采用挤压式破碎方式振动式筛分方式对原料进行二次加工。

白灰的破碎粒度要求：45-55mm，符合工艺生产的要求，白灰、兰碳粉沫的筛分要求：因白灰、兰碳粉沫的筛分会影响炉料的透气性，容易造成棚料，塌料，直接影响生产，所以要尽量采用2.5mm孔径的筛网将白灰、兰碳中的粉沫筛分，有利了正常的生产。所有的兰碳经过筛分烘干，白灰经过破碎和筛分方可使用。

4.2.3 烘干

兰碳烘干要求及过程：干燥的过程实质是被除去水份，从固定物料中转移到气箱中，必须使干烘物料表面上的蒸气压超过炉介质蒸发过程，达到烘干的目的。兰碳潮湿水份超标，会直接影响电极炉及电质的质量。烘干后的兰碳水份要求达到：＜5%。

五、电极糊

5.1电极糊的控制项目有固定碳,挥发份,灰份水份等,一般只要求分析挥发份,灰份和水份三项就可以把四项全部计算出来,根据不同的季节变化挥发份必须控制在一定的范围内.自4月-10月挥发份应控制在＜11%-11.5%,10月-4月挥发份应控制在＞10.5%-11%.

5.2挥发份太高时,会造成下列不良后果:

A、不易烧结，强度差，容易造成电极软断；

B、收缩性大，强度也差，又可能发生硬断；

C、氧化快，电极糊消耗快；

D、容易分层烧结成异形，下放电极危险；

5.3如果挥发份过低时,会造成下列不良后果, A、过早烧结，强度差，容易硬断；

B、粘性不够，强度差，容易硬断。

6.配料：

石灰和碳素原料构成电炉料，炉料的配比掌握正确与否，对于电炉操作有很大的影响。

通常炉料配比是以100公斤石灰为基础，然后再配加一定数量的碳素原料。

6.1炉料配比的计算方式:

+C0

电石生成的反应为:CaO+3C----CaC

2

CaO分子量为56, C=3×12 CO=64 纯度100%

按照上式计算得出,理论上制得一吨电石需要消耗纯氧化钙875公斤,纯碳素C=563公斤,计算方法:

1000公斤电石所需纯氧化钙=1000/64×56=875公斤,

1000公斤的电石所需纯碳素

氧化钙=1000/64×36=563公斤

纯炉料的配比为:563/875×100%=64.3

生产纯电石炉料配比是100公斤,需要纯石灰100公斤,纯碳64.3公斤,在2个由计算炉料的配比方法,必须考虑原料中杂质含量,以及在生产过程中物料的

)×100÷C×B+F

损失,数量等因素,计算公式:炉料配比X= (3C/CaC

2

)×100÷A×B+D+E (CaO/CaC

2

将碳的原子量和氧化钙、碳化钙的分子量代入上式则得到：

X= (36/64)×100÷C×B+F = 56.3÷C×B+F

(56/64)×100÷A×B+D+E 87.5÷A×B+D+E

式中,A.石灰中所含氧化钙(CaO%)

B.电石的成价(CaC

%)

2

C.碳素原料中所含的固定碳(F.C%)

D.电石中游离氧化钙的含量见表

E.投炉石灰损失量

F.投炉碳素原料原料的损失量

据测定损炉白灰损失量E为7%,碳素原料的损失量业F=4%.

上式的配比计算为碳素原料中无水份的配比称为干基配比.

炉料配比式(湿)=干基配比

（1－水份)

6.2 配误差要求

A.人工运料电子计量允许误差+ 0.5Kg;

B.自动上料系统电子传感允许误差+ 1.0Kg;

6.3运料分自动上料和人工上料两种方法;原料上料皮带为1#皮带,大角皮带为2#皮带.三层皮带为3#皮带,1#炉.3#炉电极为4#皮带,1#炉1#电极皮带为5#皮带,兰炭配料称为1路配料称对应北侧变频器,白灰配料称作为2路配料称对应南侧皮带称.

6.4 运行次序:

5#皮带----4#皮带---3#皮带----2#皮带.依次开机试转在试转过程中进行巡视检查,调整,在无刮皮带及严重绝编情况下方可以开启配料皮带称,进行炉面上料.

7. 炉面操作:

7.1 投料方法分为(一次投料法、分次投料法、多次投料法、连续投料法),本厂采用多次投料法进行生产：

多次投料方法使哪里出现明孤，就在哪里少量投料保持料面一定的高度，投料不分炉次，不分出炉不出炉，只要有明弧就投料，按规定的时间定时出炉，不出现明弧时可以不投料，这种方法属间断投料，这种方法不充许明孤操作。 7.1.1 闭孤操作:

电石生产是在电石炉内的电能转换热能,然后再用热能直接加热物料而产生的化学反应,闭孤操作选用多次投料法,要做好以下几项工作: A. 要选择合适的电气参数,使电极适当插入炉内的深度;

B. 想办法增加炉料的比电阻,减少炉料中的粉沫,增加炉料的投气性;

电石炉即使闭孤电孤炉,按其工艺生产特性,应该进行闭孤操作,孤光不能外露,料层结构应形式一个完整的体系,炉料能有秩序的一次沉,有条不紊的进行反映,要始终保持稳定而完整的料层结构,孤光不外露,炉面辐射热损失少,保持高炉温,提高热效率,从而增加产量,提高质量,降低电耗,使电极按正常程序焙烧,做到焙烧量与消耗时达到平衡. 7.1.2 料层结构图: 7.1.2.----1 图:

料层A :在皮层发生炉料被逸出的气体,预热及碳素原料所含苞欲放的水份蒸发,蒸发镁与硅等金属蒸气大部凝结成氧化物,在此层的下部分常常生成硬壳,深度不易过大,取决于炉料的导热性

;

炉层B:相互扩散层,此层的炉料含有少量的碳化钙半熔滴物,再此层中氧化钙与碳相互扩散;

反应层C:是生石灰和固体碳素原料及半成品的半溶物质,以疏状态存在，其中充满了钙蒸气----氧化碳,在此部分由于被其上部的氧化钙和碳的相互扩散层,即透气性不好硬壳所覆盖,且在其内部气体压力的传递即迅速,在此部分不进行的一系列反应:

CaO+C=CaO.C(扩散)

CaO.C(扩散)=Ca(气态)+CO

Ca(气态)+2C=CaC

2

其中尤以CaC.C(扩散)—Ca(蒸气)+CO的反映和Ca(蒸气)+2C-----CaC的反映为主.

熔融层D:在此层电石熔融成液体,因此,质量比上面的反应层有所均匀,在此熔融层的反应可分为:

MCaC

2+nCaC

2

〃nCaO

由于电孤放散出较高的热量,易熔散石灰和比混合物,逐渐熔融而形成流动状态,逐渐向下沉降,至熔融层底部,同时又在高温状态再一次熔炼.

MCaC2〃nCaO------(m-1)CaC2〃(n-2)CaO+3Ca+2CO

将其中的电石混合体再提纯一次.

硬壳层E:由于距电孤较远,所以温度较低,是一种半成品多孔性物质和半熔融物质,此层在电炉负荷增大时,缩小一些,而当电炉负荷小时,则扩大一些,同时也逐渐下沉而重新生成一层新的,其速度较慢,尤其是圆形电炉中心三角区,其硬壳的生成,对生产操作关系很大,往往因为塌料而将电石生料通道堵塞,使三相不流通.

积渣层F: 在熔融层的底部,炉内杂质如硅铁、碳化硅等积累起来而形成,必须注意原料中的杂质的电炉操作,注意电极深入炉内的情况,尽可能是杂质的电石一起排出,不至于沉积炉底,延长电炉寿命.

7.1.3熔池:

电孤作用区,就是电婤发生的高温,所能做用到的区域,通常丟叫做熔池或堆埚.

为了便于说清问题,将电极下面的电孤作用区勫休做熔池,其直径以刀表示,三个电极下面的熔池是相连的,把这个连接起来的熔池叫做理想的炉膛内径,用DB表示.

三个熔池的圆周相切,在軙种情况下,电极中心距C等于熔池直径D,而电极中心距D和理想炉膛内径DB与熔池直径之铴的关系由下式求得:

DB=2(H+C/2)=2( C +C/2)=2.16C2COS30度

D=C=DB/2.16

若电极中心距C等于熔池直径D,则三个熔池之间形成了不太理想的“死角”,热量不够集中,容易造成三个熔池不相通,在正常生产时,这个熔池直径稍小了一些.

由于三个熔池相互重叠,在熔池中心孢成过分集中的热区,这样会降电极之间的电阻,增大了支路电流,电极不容易入炉内,反而不利于电石生产,所以说熔池太大于电炉操作也是十分不利的.

当三?熔池的圆周交于炉堂中心,促使电极之间互相流通,热能比较集中,这样的熔池是比较理想的,

熔池直径D与电极与电极同心圆直径DC相等,这就是说,我们设计电石炉时,如果把能计算出来的电极同心直径正好等于熔池直径,那就是很理想的,同时还要考虑到实际炉膛内径应比理想的炉膛内径稍大一些,以减轻炉膛壁体受到的热蚀.

7.1.4 电石炉的电气参数:

电石炉的电气参数包括电炉变压器的容量.二次电压,二次电流和电压比,以及这些参数的可调范围,见表:7-1-3-1至7-1-3-7当变压器.

8 电极

连续式自烧电极即是电炉的主要组成部分,又是电炉的心脏,它起着导电和传热的作用.是由电极糊和电壳组成的,电极铁壳是由2.5mm厚的钢板卷制而成,其中?有铁齿,以增加电极的强度和导电性,电极铁壳装在电极把持器内,然后将

攵胡糊添加到铁壳内.

8.1 电极的要求:

A.能耐高温,同时热膨胀的系数要求.

B.具有比较小的电阻系数,可以降低电能的损耗;

C.具有较小的气孔率,可以使加热状态的电极氧化縓慢;

D.具有较高的机械强度,才不致因机械与电气负荷的影响,使电极硬断;

E.必须经受住炉料的棚塌轻微的侧击.

8.1.1 电极的熔烧:

电极糊在由极壳内烧结:

A. 电极本身热量传导,电极端头由于产生电孤,温度可达到3500摄氏度,热量由下向上传导,故电极糊由上向下,逐渐降落时,受热越来越高,逐渐烧结;

B.电流通过电极糊本身所产生的电阻热;

C.炉膛火焰热的传导与辐射.

8.1.2 电极糊的烧结分为三个阶段:

A. 软化阶段,此时固体电极糊软化,电阻增大强度降低,使电极糊变为液体状态,在此阶段温度25摄氏度上升120摄氏度-----250摄氏度,大约在导电板500mm处;

B. 挥发阶段:此时电极糊充分熔化,沿着壳内截面流动充填空隙,并使质量均匀,同时开始明显地挥发而逐渐粘稠,电阻不断降低,挥发急剧而呈糊状,在此阶段,温度由120--- 200摄氏度上升至650----750摄氏度,大致在半环部位.

C. 烧结阶段:此时少量挥发物继续挥发,并开始进一步烧结,导电体大大增加,成为坚硬整体,完全烧结高度为导电鄂板下部200-400mm处,此阶段的温度由650-750摄氏度上升至900-1000摄氏度.

8.1.3 质量的判断:

电极培烧质量的好坏,主要根据肉眼的观察,判断电极能熔是否正常,如发现下放来的电极表面呈灰白色或暗而不红,则熔烧良好,如发现则太干,如发或冒烟甚多,则太软,放完电极10-20分钟之内,特别是电极烧结跟不上消耗时,必须

注意电极发展程度,有无漏油,冒烟或电极本身刺火现象,则需降低电炉负荷或停电处理,如导电鄂板内出同刺火现象,则须拧紧拉杆螺丝.

为了保持电极一定的长度,电极糊在烧结中必须掌握烧结速度和消耗速度的平衡.

为了使电极烧结质量良好,必须满足以下要求:

(1)符合质量标准又合乎块度,要求电极糊一般将整体电极糊砸成三段,填完时要保持一定的高度.

(2)电极制作与焊接必须符合要求,导电鄂板的冷却条件以电极的接触必须良好;

(3)尽量避免缩短电炉停电次数和时间;

(4)注意电极烧结质量并及时调整电极的部条件,注意电极软硬,控制风口风量.

8.1.4 电极烧结调节方法:

A. 调节风量大小和送风时间长短,采用风扣送风;

B. 控制下放电极的间隔时间与长度,电极下放的长度与消耗长度相平衡;

C. 放电极时,负荷的降低与增加.

8.1.5 电极事故的外臵:

A. 电极软断的原因;

B. 电极糊所含挥发物过多;

C. 电极壳铁板太薄或太厚;

D. 电极铁壳倶作不良或焊接谨量欠佳,引起破裂,就会导致漏糊或硬断;

E. 下放电极时没有降低电炉负荷或降低太少,放电极后负荷增大得太快,也会引起软断;

F. 下放电极太频繁,间隔时间太短或下放电极后,电极过长而引起软断;

G. 电极糊加入不久时,加糊时粗枝大叶,在片上住而架空,也可能引起软断.

六. 处理电极软断的方法:

A.发现电极软断,应立即停电,操作人员太集中,由主要操作人员处理,迅速

将电极降下,深入炉内,设法不使电极糊外流,并迅速松开电极使其和断头糊交接,把电极附近的电极糊撬开放掉,然合送电,从低负荷熔烧,软断的那一相电极不降提升,负荷可根据电极熔烧情况而增加,大约6-8小时可能烧好.

B.如果断头接不上,电极糊已干涸,无流动的可能,此时将电极放出一些,低负荷熔烧方法同前;

C.如果电极头接不上,电极糊很稀,还可能大量流出右电极糊流出太多,近于沉淀,此时应再焊接一节有序的铁壳与新炉开炉时采用的电极头相似,加入新电极糊,仍按前法熔烧,但应特别注意电极送风量和导电鄂板的冷却小量.

七、电极软断的预防：

A.电极送风量和导电鄂板的冷却水量要合理控制，要求操作人员认真做好巡视检查，及晨的调节风量和水量确保电极的熔烧正常进行。

B．松放电极晨要高度警惕，升负荷要胆大心细，注意观察电极糊的变化，若发现电极恶化，应迅速降低电极负荷，必要时停电进行处理。

C．应及时的检查电极糊的质量，不使用不合格的电极糊；

D．严格检查电极铁壳的焊结质量，一定要符合技术条件规定的质量要求。

E．要严格执行电极管理制度，按规定下放电极。

认真控制间隔时间，按时填加电极糊，保持规定的高度和电极工作长度。

八、电极硬断的原因：

A.电极糊所含的灰份过高，平时保管不妥，夹带较多的杂质，电极糊所含的挥发份较少，过早烧结或粘结性差，引起电极硬断；

B.停电次数多，停停开开，在停电时没有及时采取必要的措施，会造成电极开裂和烧结分层；

C.电极壳内落入灰尘较多，特别是长时间停电后，电极铁壳内会积存一层灰，送电后不加清理，会造成电极烧结分层，而引起电极硬断；

D.停电时间长，电极工作段没有注入炉料内，而受到严重的氧化，也会造成电极硬断；

E.电极过长，拉力过大，对电极本身是个负担，如操作粗心，也会引起硬断，

电极电流密度太大，也会发生电极干裂或硬断；

九．电极硬断的预防：

A．严格掌握电极工作长度，不允许过长；

B．严格检查电极糊的质量，其所含的灰份不能超过规定值；

C．正常生产时，不允许灰尘落入电极壳内，尤其是检修时，一定要把电极壳内的灰尘清除干净；

D．认真检查电极的送风量的导电鄂板内的冷却水量；

E．加强设备维护，提高检修质量，减少计划外停电；

F．停电后，特别是在冬季，要立即用热料将电极四周培土，以达到保温和防氧化的目的，送电后，负荷不要提升过快。

十、出炉操作：

10.1 出炉时间控制:

生产时间应控制在60分钟—90分钟之间为宜,出炉时间应控制在30分钟以内.

10.2出炉操作:

10.2.1当圆钢捅入炉内,感觉炉内很疏松,圆钢上粘有较厚的电石时,说明炉温高,电石质量高,炉内畅通.

10.2.2 如炉内疏松,而圆钢粘电石较薄,说明电石质量不太高,但炉内还是畅通;

10.2.3如炉内坚硬,甚至夹住圆钢,圆钢上粘的电石较薄或夹杂生料,说明炉温低,炉内不畅通,有塌料现象;

10.2.4 圆钢捅不到深处,说明炉内产生隔墙,这种隔墙可能是生料杂电石凝结在炉底或其他杂质凝结在炉底,

正确掌握出炉间隔时间和流出时间,是为了保持电石质量,保持炉温,还要考虑好操作,所以计划好时间,加以控制.

十一、分析、化验：

11.1 炉前化验:

取样:根据行业执行标准,出炉时要求进行隔锅取样,使用专用的样杆,由

化验员监控出炉工取样,每次取2-4锅;

11.2 破碎: 破碎的粒径要求5mm-8mm,掺和均匀;

其技术指标符合下列要求:

11.3 试验方法:(发气量的测定)

碳化钙与水反应生成乙炔气体,根据气体计算量器测出生成气体的体积,计算碳化钙的发气量:

CaC

2+2H

2

O-----C

2

H

2

+Ca(OH)

2

+127 KJ

11.4 测定手续:

电石发气量是在(电石发气量测定器)中进行的,外筒内装有一定量的饱和食盐水,并用乙炔饱和发气之前调好零点,称取粒度为3-7mm的电石试样50克,准确至+ 0.1克,装于底杯中,迅速将其投入乙炔发气瓶中,将胶塞塞紧,然后从具有刻度的高位瓶中径6×9mm胶管准确注水10-30摄氏度,自来水0.5升,进行发气,待电石完全分解,平衡其压力读取标尺数值,升/公斤,记取气罩内温度及大气压力,图10-1-3-1.

11.5 电石发气量的计算:

发气量(G)按式(1)计算:

G=a×h(P-P1)(273+20) = a×h(P-P1) ×2.892×1.25

107.3(273+T) 273+T

式中:C=碳化钙的标准发气量L/Kg

A=气体计量器校正值,L/Kg,mm

P=大气压力,KPa(大气压力表中读取)

P1=按表中查出T摄氏度时饱和食盐水的蒸气压力KPa;

T=测量罩内温度摄氏度

允许误差:两次平行测定结果的算术平均值为测定结果两次平行测定结果为之差不大于4L/Kg,校正后的气体计量器校正值,a=L/Kg.mm

11.6 不同温度下饱和食盐水蒸气压力:

说明:A:发气量测定的标准环境为:20摄氏度,101KPa,

B:自然块以炉前化验下浮6K/Kg为报告结果.

11.7 注意事项:

A.从侧定发气量的水银气压计读数减去水银气压计的温度校正值:

5-12摄氏度(气压计温度) 1毫米汞柱

13-20摄氏度(气压计温度) 2毫米汞柱

20-28摄氏度(气压计温度) 3毫米汞柱

29-36摄氏度(气压计温度) 4毫米汞柱

37-44摄氏度(气压计温度) 5毫米汞柱

11.8发气量测定器应避免阳光照射,并保持室内温度稳定,发生瓶经常清洗,保

持容积准确升的出气畅通.

11.9 分析误差不大于+ 5升/公斤.

12. 冷却:

电石自出炉完毕由天车工从出炉地车连电石锅吊运到指定位臵待冷却:

A.夏季的冷却时间:250分钟为宜;

B.冬季的冷却时间:90分钟为宜;

12.1待电石在冷却以后,由天车工使用专用吊钩称计量按成品级别码放到指定位臵.

13. 包装.标示.贮存和运输:

13.1电石用1.0-1.2毫米厚的铁桶包装

13.2 包装容器上应贴有合格证,其内容包括:生产厂各厂址,产品名称,商标,发气量,净含量,批号等.

13.3 包装碳化钙前,要严格检查碳化钙包装桶是否完好,桶内应干燥和无碳化钙粉沫及其他杂物.

13.4 碳化钙在运输中应轻拿轻放,运输工具必须有防雨防水设备.

13.5 打开的或已损坏的桶装碳化钙,不允许存放到仓库中,碳化钙包装后,存放在专用的仓库或防雨棚内,仓库内应保持干燥,通风良好,不受水淹雨淋,仓库内禁止安装上下水管或采暖设备,禁止积存碳化钙粉尘.

宁夏兴平精细化工股份有限公司

2005年12月20日