Hvernig óhreinindi í kalki hafa áhrif á kalsíumkarbíðframleiðslu

Hvers vegna kalkgæði setur takmörk fyrir kalsíumkarbíð

Calcium carbide is produced in an electric furnace by reacting quicklime with carbon at high temperature. The main reaction is CaO + 3C ->CaC2 + CO, og það fer aðeins fram á gagnlegum hraða þegar hleðslan á bráðnu svæði er haldið við u.þ.b. 2000 gráður á Celsíus eða yfir. Vegna þess að ferlið gengur yfir við slíkt hitastig, fer öll óhreinindi sem koma inn með kalkinu einnig inn í mjög afoxandi umhverfi og geta brugðist við. Kalkgæði ráða því stöðugleika ofnsins, orkunotkun og hreinleika karbíðsins sem tapað er.

Helstu óhreinindi í kalki og hvernig þau hegða sér

Kalk sem er framleitt úr kalksteini ber venjulega magnesíumoxíð, kísildíoxíð, járnoxíð og áloxíð. Ekkert af þessu er óvirkt við aðstæður í karbíðofni. Taflan hér að neðan tekur saman lækkunarviðbrögðin og afleiðingar þeirra.

Óhreinindi	Viðbrögð í ofninum	Afleiðing
MgO	MgO + C ->Mg gas + CO	Magnesíumgufa myndast, aftur-oxast í gasrýminu og skapar mikla staðbundna hitun sem skemmir ofnbotninn
SiO2	SiO2 + 2C ->Si + 2CO	Eyðir kolefni og krafti og framleiðir sílikon sem blandar járni til að mynda kísiljárn í bræðslunni
Fe2O3	Fe2O3 + 3C ->2Fe + 3CO	Losar járn sem leysist upp í karbíðbræðslunni og lækkar hreinleika vörunnar
Al2O3	Al2O3 + 3C ->2Al + 3CO	Minnkar hægt en stöðugt, eyðir kolefni og mengar bræðsluna með áli

Hvernig magnesíumoxíð skemmir ofnbotninn

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 heldur áfram strax og losar mikið magn af hita. Staðbundið hitastig hækkar verulega, verndandi harða skelin sem venjulega hylur aflinn eyðileggst og fljótandi kalsíumkarbíð sem ber mikið óhreinindaálag getur þá náð og veðrað botn ofnsins. Niðurstaðan er óreglulegur aflinn, óstöðugur rafskautsrekstur og styttur herferðarlíftími.

Áhrif á orku og kolefnisnotkun

Sérhver hliðarhvörf eyðir raforku og kolefni sem annars væri tiltækt fyrir karbíðmyndun. Vegna þess að óhreinindin minnka samhliða CaO eykst sértæk orkunotkun á hvert tonn af karbíði og þarf að auka fast kolefni í hleðslunni til að vega upp á móti. Kísill og járn, sem losað er úr SiO2 og Fe2O3, sameinast í bræðslunni og mynda kísiljárn sem safnast fyrir í neðri hluta ofnsins og erfitt er að slá út með karbítinu. Ál úr Al2O3 helst að miklu leyti í bræðslunni og dregur úr einkunn fullunninnar vöru. Óhreinindis-ríkt karbíð skilur einnig eftir sig meiri leifar þegar það er síðar brugðist við vatni, sem lækkar skilvirka afrakstur fyrir notandann.

Hagnýtar eftirlitsráðstafanir

Lime forskrift:setja viðtökumörk fyrir CaO innihald og fyrir MgO, SiO2, Fe2O3 og Al2O3 og hafna álagi sem fellur utan þeirra.

Uppruni hráefnis:forðast dólómítkalkstein, því dólómít ber magnesíumkarbónat og gefur af sér kalk með hátt MgO innihald.

Brennslustýring:brenna kalksteinn vandlega. Undir-brennt kalk heldur karbónati og hvarfast ójafnt, en yfir-brennt kalk er þétt og leysist seint upp í bræðslunni.

Stærðarflokkun:hleðslukalk í stýrðu stærðarbandi með takmörkuðum fínefnum, þannig að gasflæði í gegnum hleðslusúluna haldist einsleitt.

Kolefnisjöfnuður:stilltu kók- eða antrasíthlutfallið í hvert skipti sem kalkefnafræðin breytist, þannig að fasta kolefnis- og CaO-hlutfallið haldist inni í rekstrarglugganum.

Vöktun ofna:fylgstu með rafskautanotkun, hitastigi eldsins og snertihegðun þannig að hækkandi óhreinindaálag greinist áður en fóðrið skemmist.

Parameter	Dæmigert móttökumarkmið
CaO, mín	92%
MgO, hámark	2%
SiO2, hámark	2%
Fe2O3 og Al2O3, hámark	1.5%
Kveikjutap, hámark	2%
Hleðslustærð	5-40 mm með takmörkuðum sektum

Þessar tölur lýsa venjulegum innkaupaaðferðum í karbíðiðnaði frekar en takmörkum einnar forskriftar, þannig að einstakir ofnar ættu að koma sér upp eigin glugga með því að rekja fylgni milli kalkefnafræði og sérstakrar orkunotkunar.

Algengar spurningar

Sp.: Hver eru áhrif óhreininda í kalki á kalsíumkarbíð?
Þeir minnka ásamt kalkinu í bráðnu svæði, eyða aukinni orku og kolefni, menga bræðsluna og ef magnesíumoxíð ræðst á botn ofnsins.

Sp.: Hvaða óhreinindi í kalki eru skaðlegastur?
Magnesíumoxíð er almennt talið skaðlegast vegna þess að það minnkar auðveldlega í magnesíumgufu, sem síðan enduroxast og skapar eyðileggjandi staðbundna ofhitnun.

Sp.: Af hverju skemmir magnesíumoxíð botn ofnsins?
Magnesíumgufa sem yfirgefur heita bráðna svæðið hvarfast við kolmónoxíð í gasrýminu og gefur frá sér sterkan hita og eyðileggur hlífðarhúðina þannig að fljótandi karbíð nái til og eyðir aflinn.

Sp.: Hvernig breyta óhreinindi orkunotkun?
Aukaviðbrögð eins og minnkun SiO2, Fe2O3 og Al2O3 gleypa orku og kolefni, þannig að sértæk orkunotkun á hvert tonn af karbíði eykst eftir því sem óhreinindaálagið eykst.

Sp.: Er hægt að nota dólómítkalk í karbíðofni?
Það er hægt að hlaða það, en dólómít gefur viðbótar magnesíumoxíð, sem eykur hættuna á gufuárás á fóðrið, þannig að lág magnesíum kalk uppspretta er valinn.

Sp.: Hvernig er kalkgæði athugað fyrir hleðslu?
Venjulega er tekið sýni úr hverjum hleðslu og greint með tilliti til CaO, MgO, SiO2, Fe2O3 og Al2O3 og niðurstöðurnar bornar saman við móttökumörk ofnsins áður en efnið fer í hleðsluna.