兰炭在电石生产中的应用

兰炭在电石生产中的应用碳素原料作为制造电石的基本原料之一，包括焦炭、无烟煤、石 油焦等。兰炭是 80 年代初期作为新型碳素原料在电石生产中开始试 验应用的。它主要分布在陕西府谷县、内蒙古包头、陕西省大同等地 区，山西孝义等地也有小量分布。期生产方法十分简单，只要将媚眼 对方在地上，用火点燃，低温闷烧，燃烧掉大部分挥发份，然后用水 将其熄灭，就生成了兰炭。因其燃烧时表面呈蓝色光泽，当地人就称 之为兰炭。我公司从1994年12月开始在两台开放式电石炉中使用陕西府谷 兰炭生产电石直到2001年7月25000kva密闭电石炉建成投产，生产 效果较为理想。但是由于密闭电石炉要求碳素原料中的水分含量不超 过 1%，而兰炭水分含量高达 14%20%，燃点又低，不太适合密闭电 石炉生产，再加上我公司电石分厂采用统一供料的形式，以及运费涨 价等方面原因，我公司又改用焦炭生产电石。鉴于我公司使用兰炭生产电石的6 年中，生产成绩较好，在此做 一些简单介绍，以供参考。1.兰炭的特性分析1.1兰炭成分兰炭成分 %灰化学成分H20AVCSiO2Al2O3尸。203CaOMgOP14204837859048511624202438230.020.041.2兰炭的固定炭量兰炭具有固定碳含量较高，灰份低得特性，较符合电石的生产要 求。根据 19952000年进厂兰炭和日常入炉兰炭检验结果，发现兰炭 平均固定碳在 85%左右。实际上，只要把好兰炭进厂质量关，兰炭固 定碳含量就可以稳定在86%90%，最高可以达到 92%93%，可以和 含固定碳成分较高的石油焦（石油焦固定碳含量在 90%以上）相媲美。兰炭灰份含量只有 4%8%，而焦炭灰份含量在 10%15%。（1）犹豫碳素原料中的杂质主要是灰份，全部由氧化物组成， 在炉内生成电石的同时，会分钟的氧化物也要被还原。在氧化物还原 的过程中，既消耗电能，又浪费碳素材料。而且，还原后的杂质仍然 混在电石中，降低了电石纯度，电石发气量也受到了影响。实践证明， 炉料中每增加1%的灰份，就多消耗电能5660kwh。因而，碳素原料 中的灰份含量越少越好。（2）碳素原料中的灰份除了降低电能效率增加碳料消耗外，对 电石生产危害也很大。比如二氧化硅、氧化铝在炉内的生成物则会沉 积于炉底，使炉底升高，严重时炉眼位置上移，造成电石炉操作条件 恶化。氧化铁在电石炉内与硅反应生成硅铁，会损坏炉壁铁壳，出炉 时会烧坏流料嘴和冷却锅等设备。所以，相对而言兰炭低灰份的特性 是有利于电石生产的。需要指出的是，兰炭成分主要由 Fe2O3 组成，在炉内参与反应时， 与硅反应生成硅铁，会损坏炉壁铁壳，出炉时，会烧坏炉嘴和冷却锅 等设备。因而对出炉系统应该加强管理，做好炉眼维护，尽量避免跑 眼、淌地沟。1.3兰炭的挥发份兰炭挥发份含量居中，电阻大，电极容易深入料层，对电炉操 作有好处。兰炭挥发 份 3%7%,焦炭 挥发 份 1.5%3%，石油焦 挥发 份 10%15%，兰炭挥发份含量在焦炭和石油焦之间。焦炭中的挥发份 含量较少，在电石生产中，因其电阻较少，易产生支路电流，导致电 极容易上浮，不易产生高炉温，而且炉温很不稳定。而石油焦中挥发 份含量则太高，电阻虽大，但炉料在热的料层中容易发粘，结成大块 红料，对电石生产反而不利。相比之下，兰炭的挥发份含量居中，既 能使电极深入料层，提高炉温，又不易结成大块红料。1.4 兰炭的活性兰炭的活性好，比电阻大，有利于提高炉温增加电石产量。兰炭比重小，表面积大，参与化学反应的速度快，化学反应性能好且比电阻大。兰炭高温比电阻比焦炭约高出一倍，常温比电阻比焦炭高出好几倍，对提高炉温有利。兰炭与焦炭比电阻对照表如下。常温比电阻/Qmmm-i高温比电阻/Qmmm-15 / M-I兰炭123001945焦炭226010801.5 兰炭的价格兰炭价格便宜，约为80115元/吨，但是若选用兰炭生产电石，还需 要考虑运费等对成本的影响。2应用情况2.1 调整工艺参数针对兰炭质地疏松，比重小，装卸和疏松过程易碎的特点，使用 过程中要注意兰炭粒度的调整。我公司电石厂在采用兰炭生产电石的 过程中，一是将兰炭进场粒度由原来的320mm增大为525mm；二 是将入炉兰炭用振动筛筛去3mm 一下的兰炭粉末，大于20mm的兰 炭用增加皮带机机头固定筛筛留。这样，入炉兰炭粒度（320mm） 合格率就稳定在 95%以上。2.3 使用兰炭和焦炭生产效果比较表如下项目焦炭5 / M-I兰炭19931994199519961997199819992000限电及事32461710.633536.7221471859.631819.42276.581481.25故时间/h平均发气275277276283282293293295量/L kg-1产量/t25112.03251430068.735894.3552341647.852047.257595.271电耗40113779352134433595349733903421/kwh t-13经济效益比较1）1995 年以前，两台电石炉使用焦炭生产电石，电石平均发气 量一直在280L/kg以下，电石产量也只有27000t。左右，电炉电标准 单耗量高达 4000kw/h 以上。改用兰炭生产电石后，各生产指标发生 了明显变化。 1995 年是试用兰炭的第一年，电石产量虽然没有明显 变化，但电耗已明显下降，下降幅度达 200500kwh 降至 3400kwh 左 右，电石单耗较高的局面得以改变，位居同类型电炉的领先水平。 （1998 年以后电石产量、质量的进一步提高，与两台炉变压器改造 和扩建有关）。2）经济效益计算。单计算电耗一项，每度电价按0.28元计，电炉电单耗下降幅度按360kwh计，电石产量按33828t计算，创经济效 益：0.28X33828X362=340.98 （万元）（使用兰炭前电耗按1993年电 耗和 1994 年电耗加权平均计算，使用兰炭后电耗按 1995 年电耗至 1997 年电耗加权平均计算；电石产量按 1995 年至 1997 年平均产量 计算）。3）采用兰炭生产电石，炉温高而稳定，料层结构正常，炉面透 气性好，电极稳定，闭弧容易，坩埚和吃料口较大，电极焙烧与消耗 趋于平衡，工人劳动强度减小，作业率有所提高。5 结论1 ）经过半年多的生产实践检验，这台蒸汽设备的改造投资少， 见效快，达到了预期目标。缩短了抽真空的时间，开启稳定，工作正 常，安全能满足工艺要求，保证了生产连续稳定。现在，喷射泵冷凝 水使用压力降至0.15mpa,工作正常，节约了大量用水，降低了消耗。2）凝固蒸发设备的改造，这是我们在做了许多次尝试后，最终 突破原设计模式的束缚，遵从客观规律，充分发挥工程技术人员、操 作人员的主管能动性，讲求实效，使设备发挥出了最大作用，可为类 似设备的改造提供借鉴。