ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Работа карбидной печи из "Производство карбида кальция " Наблюдения за работой электропечей показали, что в них могут быть выделены следующие основные зоны. Верхняя зона / — зона твердофазных процессов (рис. П.З). Здесь происходит нагрев шихты, термическая деструкция и твердофазные реакции. Последние, наряду с реакцией взаимодействия углерода с возгоняющимися из нижних зон парами кальция, приводят к появлению карбида кальция. Зона II — зона плавления. [c.47] В этой зоне температура достаточна для плавления минеральной части шихты. Плавление может быть вызвано появлением эвтектических составов, содержащих—50 вес.% a g и плавящихся при 1850—1750 °С. В том случае, если реакции между углеродом и парами кальция или твердой СаО развиты незначительно, зона плавления может отсутствовать. [c.47] Образовавшийся расплав обладает достаточной подвижностью и стекает в нижние зоны печи. Этой подвижностью не обладает углеродсодержащий материал. Его плотность меньше плотности расплава и поэтому он всплывает, т. е. вытесняется в верхнюю зону расплава. В эту зону с шихтой непрерывно поступают новые порции углеродсодержащего материала. В результате образуется зона, богатая углеродом. Ее следует выделить в самостоятельную зону III — углеродистую. Именно в ней обеспечен достаточный контакт расплава с углеродом в эту зону поступает активный компонент — СаО — либо в твердом виде (растворяясь в ней), либо поступая с первичным эвтектическим расплавом. Размеры третьей зоны определяют производительность печи и качество продукта. [c.47] Схема расположения зон в печи. [c.47] Зоны I — твердофазных процессов II — плавления III — углеродистая IV — расплава V — ферросилиция. [c.47] Зона IV — зона чистого расплава может иметь значительные размеры при задержке слива либо перед сливом. При отсутствии материального обмена с предыдущей зоной химические реакции в четвертой зоне можно не учитывать. [c.48] При рассмотрении электрических полей определяющим является электропроводность среды в различных зонах. В зоне / электропроводность минимальна, поскольку контакт между проводящим углеродсодержащим материалом нарушен кусками извести, а температура относительно невелика. В зоне II электропроводность несколько увеличивается, а в зоне III достигает максимального значения, так как в ней электропроводящий расплав обеспечивает контакт между кусками кокса. [c.48] Таким образом, торцы электродов должны находиться в углеродистой зоне III. Если они расположены выше уровня зоны, электрический контакт нарушится. Опускание их ниже уровня зоны приведет к падению электросопротивления и росту тока. Величина же последнего лимитируется мощностью трансформатора. Следовательно, положение и размер углеродистой зоны определяют положение электрода — важнейшего показателя работы печи [20]. При параллельном соединении проводников максимальная мощность выделяется в том из них, сопротивление которого минимально. Поэтому углеродистая зона является и зоной выделения тепловой энергии. [c.48] В том случае, если линия тока замыкается на подине, значительная часть энергии будет выделяться в зоне IV чистого расплава. Это вызовет перегрев расплава и возникновение конвективных потоков, которые приведут к передаче тепла в верхнюю, т. е. углеродистую зону. [c.48] углеродистая зона является определяющей с точки зрения электрических, тепловых и химических процессов. Поскольку она четко ограничена верхними и боковыми границами, ее можно рассматривать изолировано как химический реактор, в котором происходят химические и тепловые процессы. [c.48] Строение ванны печи. Были исследованы пробы, взятые из различных мест ванны печи в период ее остановки. На расстоянии 650 мм от внутренней стенки печи химический 150став образцов изменялся так, что содержание углерода возросло на глубине 1900— 2200 мм. Очевидно, на этой глубине начинает образовываться углеродистый слой. Соответственно, содержание СаО здесь уменьшается. [c.48] Содержание MgO достигает максимума в верхних зонах — в них идет окисление магния, выносимого газом из расплава окисью углерода, и конденсация MgO на твердой шихте. В результате этого содержание MgO в твердой шихте возрастает почти в 10 раз по сравнению с исходной. [c.48] Р—константа скорости реакции, см /с q — удельный расход электроэнергии, (кВт-ч)/т. [c.49] Таким образом, при заданных [Ga j] и г определенной мощности будет отвечать и определенное значение G, а, Следовательно, и положение электрода. Если в заданных условиях электрод расположен слишком высоко, то следует либо изменить электрические параметры (увеличить ток, снизить напряжение), либо снизить литраж, либо уменьшить размер кусков кокса. Если ни одно из этих мероприятий не достаточно, следует снижать мощность печи. [c.49] На практике обычно при высоком положении электрода на колошник подают корректирующую известь. При достижении реакционной зоны эта известь снизит [ aGjJ, что приведет к уменьшению G и снижению положения электродов. [c.49] При рассмотрении механизма карбидообразования было установлено, что необходимое условие появления карбида — наличие расплава. Поэтому сливать карбид кальция полностью не следует. Диаграмма плавкости системы СаО— a g показывает, что минимум температуры плавления соответствует —50 вес. % СаС2. В то же время высокое значение [ a g] в расплаве термодинамически возможно при относительно невысоких температурах. Если образовавшийся высокопроцентный расплав не обладает достаточной текучестью, так как печь холодная , то необходима корректировка известью с целью снижения [ a g] в расплаве и его разжижения . [c.50] Корректировка известью необходима также в том случае, если печь зауглерожена, т. е. положение электродов высокое, а литраж низкий. Подобная ситуация объясняется тем, что реакционная область слишком велика и объемная мощность в ней недостаточна для создания необходимой температуры. В результате реакция идет медленно (величина — мала), литраж низкий, а карбида кальция образуется мало. Корректировка извести в этом случае приведет к снижению положения электродов, температура поднимется, а литраж и количество карбида кальция — увеличатся. В том случае, если литраж карбида низкий, но сходит он хорошо, для улучшения его качества следует увеличить дозировку кокса. [c.50] Образовавшиеся газообразные продукты влекут за собой вскипание расплава и выброс его из печи. Последнее приводит к прожиганию деталей электродержателя, газовых воронок и создает условия аварийной остановки печи. [c.50] Другой недостаток барабанного метода охлаждения — высокий ныход мелочи, который достигает 30—50%. ГОСТ 1460—56 разрешает отгружать потребителю только фракцию 25—80 мм. Поэтому фракции 25—15, и 15—8 и 8—2 мм следует перерабатывать на месте. [c.51] Вернуться к основной статье