Com afecten les impureses a la calç la producció de carbur de calci

Per què la qualitat de la calç estableix el límit del carbur de calci

Calcium carbide is produced in an electric furnace by reacting quicklime with carbon at high temperature. The main reaction is CaO + 3C ->CaC2 + CO, i només avança a una velocitat útil quan la càrrega a la zona fosa es manté a uns 2000 graus centígrads o més. Com que el procés funciona a aquesta temperatura, cada impuresa introduïda amb la calç també entra en un entorn fortament reductor i pot reaccionar. Per tant, la qualitat de la calç determina l'estabilitat del forn, el consum d'energia i la puresa del carbur que s'aprofita.

Les principals impureses de la calç i com es comporten

La calç viva produïda a partir de pedra calcària normalment porta òxid de magnesi, diòxid de silici, òxid de ferro i òxid d'alumini. Cap d'aquests és inert en condicions de forn de carbur. La taula següent resumeix les reaccions de reducció i les seves conseqüències.

La impuresa	Reacció al forn	Conseqüència
MgO	MgO + C ->Mg gas + CO	El vapor de magnesi es forma, s'{0}}reoxida a l'espai de gas i crea un intens escalfament local que danya el fons del forn.
SiO2	SiO2 + 2C ->Si + 2CO	Consumeix carboni i energia, i produeix silici que s'alia amb ferro per formar ferrosilici a la fosa
Fe2O3	Fe2O3 + 3C ->2Fe + 3CO	Allibera ferro que es dissol a la fosa de carbur i redueix la puresa del producte
Al2O3	Al2O3 + 3C ->2Al + 3CO	Redueix lentament però constantment, consumint carboni i contaminant la fosa amb alumini

Com l'òxid de magnesi danya el fons del forn

Magnesium oxide is the most damaging of the common impurities because it is readily reduced in the molten zone. The reaction MgO + C -> Mg gas + CO turns the molten zone into an intense high temperature reduction zone. When large quantities of magnesium vapour escape from this hot region they meet carbon monoxide in the upper part of the furnace, where Mg + CO ->MgO + C procedeix immediatament i allibera una gran quantitat de calor. La temperatura local augmenta bruscament, la carcassa dura protectora que normalment cobreix la llar es destrueix i el carbur de calci líquid que porta una càrrega elevada d'impureses pot arribar i erosionar el fons del forn. El resultat és un perfil irregular de la llar, un funcionament inestable de l'elèctrode i una vida de campanya escurçada.

Efectes sobre el consum d'energia i carboni

Cada reacció secundaria consumeix energia elèctrica i carboni que d'altra manera estaria disponible per a la formació de carburs. Com que les impureses es redueixen juntament amb el CaO, el consum específic d'energia per tona de carbur augmenta i el carboni fix a la càrrega s'ha d'augmentar per compensar. El silici i el ferro alliberats de SiO2 i Fe2O3 es combinen a la fosa per formar ferrosilici, que s'acumula a la part inferior del forn i és difícil de treure amb el carbur. L'alumini d'Al2O3 es manté en gran part a la fosa i redueix la qualitat del producte acabat. El carbur ric en impureses-també deixa més residus quan després reacciona amb aigua, la qual cosa redueix el rendiment efectiu per a l'usuari.

Mesures pràctiques de control

Especificació de la calç:establir límits d'acceptació per al contingut de CaO i per a MgO, SiO2, Fe2O3 i Al2O3, i rebutjar les càrregues que queden fora d'ells.

Font de matèria primera:evitar la pedra calcària dolomítica, perquè la dolomita porta carbonat de magnesi i produeix una calç amb un alt contingut de MgO.

Control de calcinació:cremar la pedra calcària a fons. La-calç cremada reté el carbonat i reacciona de manera desigual, mentre que la calç sobre-cremada és densa i lent per dissoldre's a la fosa.

Classificació de la mida:carregar calç en una banda de mida controlada amb fins limitats, de manera que el flux de gas a través de la columna de càrrega es mantingui uniforme.

Balanç de carboni:ajusteu la proporció de coc o antracita sempre que canviï la química de la calç, de manera que la relació fixa de carboni a CaO es mantingui dins de la finestra de funcionament.

Monitorització del forn:Seguiu el consum de l'elèctrode, la temperatura de la llar i el comportament de l'aixeta, de manera que es detecti una càrrega d'impuresa creixent abans que el revestiment es faci malbé.

Paràmetre	Objectiu d'acceptació típic
CaO, min	92%
MgO, màx	2%
SiO2, màx	2%
Fe2O3 i Al2O3, màx	1.5%
Pèrdua a l'encesa, màx	2%
Mida de càrrega	5-40 mm amb fines limitades

Aquestes xifres descriuen la pràctica de compra normal a la indústria del carbur en lloc dels límits d'una única especificació, de manera que els forns individuals haurien d'establir la seva pròpia finestra mitjançant el seguiment de la correlació entre la química de la calç i el consum d'energia específic.

Preguntes freqüents

P: Quin és l'efecte de les impureses de la calç sobre el carbur de calci?
Es redueixen juntament amb la calç a la zona fosa, consumint energia extra i carboni, contaminant la fosa i en el cas de l'òxid de magnesi atacant el fons del forn.

P: Quina impuresa de la calç és la més nociva?
L'òxid de magnesi es considera generalment el més nociu, perquè es redueix fàcilment a vapor de magnesi, que després es re{0}}oxida i crea un sobreescalfament local destructiu.

P: Per què l'òxid de magnesi danya el fons del forn?
El vapor de magnesi que surt de la zona fosa calenta reacciona amb el monòxid de carboni a l'espai del gas i allibera calor forta, destruint la closca dura protectora perquè el carbur líquid pugui arribar i erosionar la llar.

P: Com canvien les impureses el consum d'energia?
Les reaccions secundaries com la reducció de SiO2, Fe2O3 i Al2O3 absorbeixen energia i carboni, de manera que el consum específic d'energia per tona de carbur augmenta a mesura que augmenta la càrrega d'impureses.

P: Es pot utilitzar calç dolomítica en un forn de carbur?
Es pot carregar, però la dolomita proporciona òxid de magnesi addicional, que augmenta el risc d'atac de vapor al revestiment, de manera que es prefereix una font de calç de magnesi baixa.

P: Com es comprova la qualitat de la calç abans de carregar?
Normalment, cada càrrega es mostra i s'analitza per a CaO, MgO, SiO2, Fe2O3 i Al2O3, i els resultats es comparen amb els límits d'acceptació del forn abans que el material entri a la càrrega.