Kuidas lubjas sisalduvad lisandid mõjutavad kaltsiumkarbiidi tootmist

Miks seab lubja kvaliteet kaltsiumkarbiidile piiri?

Calcium carbide is produced in an electric furnace by reacting quicklime with carbon at high temperature. The main reaction is CaO + 3C ->CaC2 + CO ja see toimib kasuliku kiirusega ainult siis, kui sulatsooni laengut hoitakse ligikaudu 2000 kraadi Celsiuse järgi või kõrgemal. Kuna protsess toimub sellisel temperatuuril, satub iga lubjaga lisatud lisand tugevalt redutseerivasse keskkonda ja võib reageerida. Lubja kvaliteet määrab seega ahju stabiilsuse, energiatarbimise ja kraanitava karbiidi puhtuse.

Peamised lisandid lubjas ja nende käitumine

Lubjakivist toodetud kustutamata lubi sisaldab tavaliselt magneesiumoksiidi, ränidioksiidi, raudoksiidi ja alumiiniumoksiidi. Ükski neist ei ole karbiidahju tingimustes inertne. Allolev tabel võtab kokku redutseerimisreaktsioonid ja nende tagajärjed.

Ebapuhtus	Reaktsioon ahjus	Tagajärg
MgO	MgO + C ->Mg gaas + CO	Magneesiumiaur moodustub,{0}}reoksüdeerub gaasiruumis ja tekitab intensiivse lokaalse kuumenemise, mis kahjustab ahju põhja
SiO2	SiO2 + 2C ->Si + 2CO	Tarbib süsinikku ja energiat ning toodab räni, mis sulab rauaga, moodustades sulatis ferrosiliitsiumi
Fe2O3	Fe2O3 + 3C ->2Fe + 3CO	Vabastab raua, mis lahustub karbiidisulatis ja vähendab toote puhtust
Al2O3	Al2O3 + 3C ->2Al + 3CO	Väheneb aeglaselt, kuid pidevalt, kulutades süsinikku ja saastades sulatise alumiiniumiga

Kuidas magneesiumoksiid kahjustab ahju põhja

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 läheb kohe edasi ja eraldab suurel hulgal soojust. Kohalik temperatuur tõuseb järsult, kaitsev kõva kest, mis tavaliselt katab kolde, hävib ning suure lisandikoormusega vedel kaltsiumkarbiid võib seejärel jõuda ahju põhja ja seda õõnestada. Tulemuseks on ebakorrapärane kolde profiil, ebastabiilne elektroodide töö ja lühenenud kampaania eluiga.

Mõju energia- ja süsinikutarbimisele

Iga kõrvalreaktsioon kulutab elektrienergiat ja süsinikku, mis muidu oleks karbiidi moodustamiseks saadaval. Kuna lisandid vähenevad koos CaO-ga, suureneb erivõimsuse tarbimine tonni karbiidi kohta ja selle kompenseerimiseks tuleb laengu fikseeritud süsinikku suurendada. SiO2-st ja Fe2O3-st vabanev räni ja raud ühinevad sulatis, moodustades ferrosiliitsiumi, mis koguneb ahju alumisse ossa ja mida on raske karbiidiga välja koputada. Al2O3 alumiinium jääb suures osas sulamisse ja vähendab valmistoote kvaliteeti. Ebapuhtuse{9}}rikas karbiid jätab hiljem veega reageerimisel rohkem jääke, mis vähendab kasutaja efektiivsust.

Praktilised kontrollimeetmed

Lubja spetsifikatsioon:kehtestada CaO sisalduse ning MgO, SiO2, Fe2O3 ja Al2O3 vastuvõtupiirid ning lükata tagasi koormused, mis jäävad neist väljapoole.

Tooraine allikas:vältida dolomiitlubjakivi, sest dolomiit kannab magneesiumkarbonaati ja annab kõrge MgO sisaldusega lubi.

Kaltsineerimise kontroll:lubjakivi põhjalikult põletada. Põletatud lubi säilitab karbonaadi ja reageerib ebaühtlaselt, samas kui üle-põlenud lubi on tihe ja lahustub sulatis aeglaselt.

Suuruse klassifitseerimine:laadige lubi kontrollitud suurusega ribas piiratud peenosadega, nii et gaasivool läbi laadimiskolonni jääb ühtlaseks.

Süsiniku tasakaal:reguleerige koksi või antratsiidi suhet alati, kui lubjakeemia muutub, nii et fikseeritud süsiniku ja CaO suhe jääb tööakna sisse.

Ahju jälgimine:jälgida elektroodide tarbimist, kolde temperatuuri ja koputuskäitumist nii, et lisandikoormuse suurenemine tuvastataks enne voodri kahjustamist.

Parameeter	Tüüpiline vastuvõtmise sihtmärk
CaO, min	92%
MgO, max	2%
SiO2, max	2%
Fe2O3 ja Al2O3, max	1.5%
Süütekadu, max	2%
Laadimise suurus	5-40 mm piiratud trahviga

Need arvud kirjeldavad pigem karbiiditööstuse tavapärast ostupraktikat kui ühe spetsifikatsiooni piire, nii et üksikud ahjud peaksid looma oma akna, jälgides korrelatsiooni lubjakeemia ja erienergiatarbimise vahel.

KKK

K: Milline on lubja lisandite mõju kaltsiumkarbiidile?
Need redutseeritakse koos lubjaga sulatsoonis, kulutades lisavõimsust ja süsinikku, saastades sulatit ning magneesiumoksiidi korral ründab ahju põhja.

K: Milline lubja lisand on kõige kahjulikum?
Magneesiumoksiidi peetakse üldiselt kõige kahjulikumaks, kuna see taandub kergesti magneesiumiauruks, mis seejärel uuesti{0}}oksüdeerub ja tekitab hävitava lokaalse ülekuumenemise.

K: Miks magneesiumoksiid kahjustab ahju põhja?
Kuumast sulatsoonist väljuv magneesiumiaur reageerib gaasiruumis süsinikmonooksiidiga ja eraldab tugevat kuumust, hävitades kaitsva kõva kesta, nii et vedelkarbiid võib koldesse jõuda ja seda õõnestada.

K: Kuidas lisandid muudavad energiatarbimist?
Kõrvalreaktsioonid, nagu SiO2, Fe2O3 ja Al2O3 vähendamine, neelavad energiat ja süsinikku, mistõttu erivõimsustarve karbiidi tonni kohta suureneb lisandite koormuse suurenedes.

K: Kas dolomiitlubja saab kasutada karbiidahjus?
Seda saab laadida, kuid dolomiit varustab täiendavalt magneesiumoksiidi, mis suurendab voodri aururünnaku ohtu, mistõttu eelistatakse madala magneesiumisisaldusega lubjaallikat.

K: Kuidas kontrollitakse lubja kvaliteeti enne laadimist?
Igast laadimisest võetakse tavaliselt proovid ja analüüsitakse CaO, MgO, SiO2, Fe2O3 ja Al2O3 suhtes ning tulemusi võrreldakse ahju vastuvõtupiiridega enne, kui materjal laengusse siseneb.