兰炭在电石生产中的应用

兰炭在电石生产中的应用

历国庆

天辰化工有限公司

摘要：随着我国的不断繁荣壮大，对外我国的实力地位不容小觑，对内每一位公民的生活水平都有显著提高，这与不断推行可持续发展战略息息相关。制造电石离不开碳素原料，主要成分包括了焦炭、石油焦等等，在八十年代初期引入了兰炭这种新型原料，兰炭主要的分布区域十分广泛，常见的如陕西谷县、山西大同甚至于内蒙古等地区都十分常见，在发现这种燃烧的原材料后，对其进行开发研究，随后开始对兰炭进行试验，发现兰炭的缺陷，就是兰炭的含水量较高，多达百分之十五到百分之二十，如果密闭电石炉对含水量要求较高，就要在燃烧原料中适量降低兰炭的含量，以满足企业的生产需求。

关键词：煤焦；电石；低温干馏；半焦；降低成本；

前言：由于兰炭在燃烧过程中表面上有蓝色光泽，所以称之为兰炭，别名也称半焦炭，是以煤为原料，这种煤在高挥发的情况下通常呈现出弱粘结或者不粘结的性质。兰炭有一个十分明显的好处就是价格低廉，兰炭的价格相比其他焦炭价格相对较低，并且生产方法便捷，只需要将煤眼堆积在地上，以火助燃保证低温闷烧的环境，通过干馏的方式，让易挥发的物质充分挥发出去，用水熄灭后就是兰炭。得到的碳成本较低并且使用指标还符合标准，甚至一些成本收入较为困难的企业，还可以将原本材料与兰炭相结合，这无疑是燃料的一个最佳选项。

1. 兰炭的特点

（一）兰炭的主要成分

兰炭作为刚被发现的全新燃烧资源，在不断探索研究的过程中发现了兰炭所包含具体原料以及比例。根据兰炭的燃烧物特性可以判断出，其中的主要原料就是碳，比例可以达到百分之九十左右；第二个主要原料就是二氧化硅和三氧化二铁，含量基本都是百分之二十左右，他们都是既不溶于水也不与水反应的化学材料，并且熔点和沸点都很高，是维持兰炭稳定性的最主要成分；含量排行第三位的是水，这也是兰炭一个潜在的缺点，就是含水量高达百分之十五到百分之二十，某一些对电石生产含水量要求较高的过程，就不适合单纯的使用兰兰炭作为原料，兰炭还包含其他一些微量元素，氧化钙及氧化镁含量较少，这就可以有效地保证灰量较少。

2. 兰炭的固定碳量

兰炭具有一种含碳量高但是灰份少的特性，这对电石生产来说，是一个很好地原材料。将进厂的兰炭与日常使用的兰炭进行检验对比，发现兰炭中的碳含量固定数值高达百分之八十五，在兰炭进场的过程中对质量进行严格管控，则可以保证兰炭的含碳量更高，接近于饱和状态，甚至可以与石油焦的含碳量不相上下。焦炭的含灰量多余百分之十，而兰炭的灰份含量，最高也不超过百分之八，在对灰含量进行分析时高下立见。

碳素原料在使用过程中，最多要考虑的就是由氧化物组成的灰份，电石是在电石炉内生产出来的，在生产过程中氧化物既会被分解也会被还原，而发生还原时，一方面要耗费电能，一方面又要造成碳素材料的浪费。并且还原后无法将杂质剔除，与电石混合后电石的纯度就会降低，直接影响到电石发气量。有实验数据表明，灰料越多消耗的电能越多，每百分之一的灰份灰消耗六十千瓦时的电能，所以碳素原料中所含有的灰份是重要考虑条件之一。

碳素原料中灰含量除了会影响电能效率增加消耗之外，还会给电石带来危害，在电石生产过程中氧化铝及二氧化硅等氧化物会沉淀至炉底，随着时间的推移，炉底逐渐上移，更严重的会导致炉眼位置上移，导致生产电石的环境逐渐恶化；而在生产过程中氧化铁发生化学反应生成硅铁，会给炉壁带来一定损害，在电石出炉时会对流料嘴和冷却锅及其他设备造成无法挽回的伤害，在出炉过程中要尽可能的注意安全，提前避免可能出现的问题，由此可见，兰炭中灰份含量较低的特性，是对电石生产十分有利的条件。

2. 兰炭的挥发份

挥发份在兰炭中表现稳定，含量适合，电阻与挥发份成正比，电炉操作因为电阻大的特性受到保护。在电石生产过程中，焦炭挥发份则不足百分之三，含量较少，所以电阻减低从而产生电流会从支路溜走，导致电极上浮，炉内温度上不去并且无法保持稳定；石油的挥发份含量高达百分十以上，电阻过大就会带来炉料发粘产生结块的现象，杂质反而会给电石带来不利影响；与其他二者对比之下，兰炭的挥发份含量大概在百分之三至百分之七之内，处在二者之间，能够让电极深入料层，又能保证炉温温度满足要求并且温度稳定，没有结块现象发生。

2. 兰炭的活性

对于燃料来说，活性与电石的产量密不可分，兰炭的活性好会使炉温明显增高，有利于提高电石产量。兰炭的造型导致在燃烧过程中与外界接触的表面积大，化学反应的速度也会因为表面积增加而加快，反应性能与电阻比有所增加。兰炭的高温比焦炭的高温多出一倍，电阻则会高出好几倍，有利于提高炉内温度。

2. 兰炭的价格

兰炭作为一种新型燃料，被人们引用的时间还不长，所以有待开采的资源还很多，并且兰炭生产的地域较广，诸多因素导致兰炭的价格与石油和焦炭相比便宜许多，大概价钱是每吨一百元左右。但是兰炭毕竟作为一种最新型的资源，发现的地方较少，所以在使用过程中还需要考虑运输成本带来的影响。

二、电石生产中兰炭的应用策略

1. 调整兰炭颗粒大小

兰炭质地松软，在搬运过程中或者运输过程中，不经意间会造成兰炭碎裂，在使用过程中要结合兰炭的颗粒半径进行调整。可以使用两种方法，第一种是通过人工的方式增加兰炭的直径，对直径为三至二十毫米的颗粒增加五毫米左右就可以使用；第二就是在兰炭入炉之前进行筛选，小于三毫米的自动筛除，大于二十毫米的进行留固，保证入炉的颗粒参数满足工艺要求，确保合格率在百分之九十五以上。

（二）提高产量

兰炭作为后期引用的原料，逐渐取代原来的焦炭是有一定科学道理的，在使用同等原材料的情况下，使用兰炭后的限电时间以及事故时间，照比使用焦炭时的限电及事故时间有明显减少，更有甚者时间会缩短一半左右；第二点发气量，兰炭对比焦炭略有增加但是效果不明显，可以忽略不计。以发气量同等为前提，使用兰炭的产量可以多出使用焦炭产量的一倍，电耗仍旧比使用焦炭的低。所以由此可以看出，使用兰炭可以有效降低限电及事故时间，提高产量，减少电耗。

（三）提高作业率

在二十世纪后期，焦炭生产电石时发气量在280L/kg之内，产量大概在27000吨左右，电耗每小时高于4000kw。在使用兰炭后，产量相同的情况下，电耗呈明显下降趋势。按经济效益计算，同等产量可以降低340万元的成本。并且兰炭由于化学性质问题，炉温维持的也相对稳定，有效提高作业率和电石质量。

结束语：

综上所述，兰炭作为燃料已经逐渐引入了人们的日常生活，在长期实践过程中，发现在开放式电石炉中添加部分兰炭可以生产电石，兰炭的优点还是显而易见的，质量分数达到了最佳。兰炭的电阻率较高，需要对变压器作出调节，保证压力保持满负荷的状态进行生产。兰炭引入后发现电耗和焦耗都有明显上升，这是由于兰炭尚未被开发完全，在电石生产方面还需要不断摸索经验，但是综合考量会发现，使用兰炭后成本明显降低，对电石行业的发展有重要的积极促进作用。

参考文献：

[1]林金元.兰炭在电石生产中的应用[J].化工技术经济,2014(12):23-25.

[2]魏树林.府谷兰炭在电石生产中的应用[J].山西化工,2015(01):30-32.