電石爐在近幾年隨著技術(shù)裝備的升級(jí)，爐型也發(fā)生了很大的轉(zhuǎn)變，到2014年年底，國內(nèi)已建成的40500千伏安密閉電石爐就有415臺(tái)，且在2014年國家也明確頒布《電石行業(yè)準(zhǔn)入條件(2014年修訂)》(正式公告版)新建或改擴(kuò)建電石生產(chǎn)裝置必須采用先進(jìn)的密閉式電石爐，單臺(tái)爐容量不小于40000千伏安，建設(shè)總?cè)萘?一次性建成)要大于150000千伏安。在淘汰低產(chǎn)量高耗能爐型的同時(shí)更是為了促進(jìn)行業(yè)的健康發(fā)展。

　　電石生產(chǎn)中爐門損壞的原因分析

　　電石爐爐門是出產(chǎn)品時(shí)的重要通道，爐門長期受到氧化、水分、硅鐵等侵蝕。在電石流出時(shí)爐門要承受電石液中的CaO、FeO、MgO等堿金屬的化學(xué)侵蝕，出爐后期電石爐內(nèi)壓力較小時(shí)，爐門下部有空氣進(jìn)入，爐門部位還會(huì)受到一定的二氧化碳氧化，如果堵眼使用了含水的炮泥還會(huì)使的氧化侵蝕加劇反應(yīng)，并且爐門還會(huì)受到出爐眼機(jī)的磨檫與沖擊的破壞。所以就造成了在電石液從爐門流出時(shí)導(dǎo)致爐門使用的耐火材料氧化、沖刷、侵蝕、變形而損壞。

　　電石爐用耐火材料介紹

　　電石爐用耐火材料隨著爐型裝備的升級(jí)而更新?lián)Q代，不過最終還是圍繞選用炭質(zhì)爐襯為主，經(jīng)過多年的發(fā)展到目前以有多種耐火材料的砌筑版本，從最初爐底用粘土磚→高鋁磚→預(yù)焙碳磚到現(xiàn)在廠家在爐底使用的高鋁磚→自焙碳磚→輕質(zhì)炭塊等耐火材料，而最常見的砌筑方法是爐底選用高鋁磚→自焙碳磚爐門選用氮化硅結(jié)合碳化硅磚，爐墻高鋁磚這種砌筑方法(見圖1)，在電石爐用耐火材料的整個(gè)體系中容易出現(xiàn)問題的部位當(dāng)屬于爐底耐火材料和爐門部位耐火材料，如能維護(hù)好爐底及爐門耐火材料的使用，整個(gè)生產(chǎn)壽命將得到穩(wěn)定的延長。

　　電石爐爐底耐火材料損毀原因

　　①爐底硅鐵通過炭磚縫隙滲入爐底造成炭磚移位上浮形成穿底。

　　電石生產(chǎn)的主要原料有石灰石和炭材，而爐底生成硅鐵的原因大部分是因?yàn)槭沂械碾s質(zhì)包括含有Mgo、SiO2、Fe2O3、AL2O3等造成的，當(dāng)爐料在電石爐內(nèi)反應(yīng)生產(chǎn)碳化鈣的同時(shí)。

　　這些雜質(zhì)的反應(yīng)不僅消耗電能和炭材，而且影響操作，破壞爐底，特別是Mgo在熔融區(qū)迅速還原成金屬鎂，使熔融區(qū)成為一個(gè)強(qiáng)烈的高溫還原區(qū)，而此時(shí)鎂蒸氣從這個(gè)熾熱的還原區(qū)域大量逸出時(shí)，其中一部分逸出的鎂蒸汽又再次與一氧化碳反應(yīng)生成了氧化鎂放出強(qiáng)烈高溫，使局部硬殼遭到破壞，使帶有雜質(zhì)的液態(tài)電石通過炭磚縫隙侵蝕爐底,甚至使熔池?fù)p毀堵塞電石流出口。

　　實(shí)驗(yàn)證明石灰中氧化鎂含量每增加1%，則功率發(fā)氣量將下降10～15L/kW·h。還有部分氧化鎂在熔融區(qū)與氮反應(yīng)，生成的氮化鎂(Mg3N2)，使電石發(fā)粘，造成出爐困難，影響正常生產(chǎn)。

　　二氧化硅在電石爐中被炭材還原成硅，一部分在爐內(nèi)生成碳化硅，沉積于爐底，造成爐底升高。一部分與鐵反應(yīng)生成硅鐵，硅鐵會(huì)損壞爐壁鐵殼，出爐時(shí)會(huì)損壞嘴和電石鍋等。

　　氧化鋁在電石爐內(nèi)不能全部還原成鋁，一部分混在電石里，降低了電石的質(zhì)量，而大部分成為粘度很大的爐渣，沉積于爐底，使?fàn)t底升高，嚴(yán)重時(shí)，爐眼位置上移，造成電爐操作條件惡化。

　　②爐底耐火材料的砌筑與施工

　　在礦熱爐的制作施工過程中，往往有一些重要的細(xì)節(jié)在施工中被忽視，有一些看似合理但實(shí)際不可取的施工方式一直在運(yùn)用。

　　現(xiàn)在爐底所采用的自焙炭磚材料是在原有預(yù)焙碳磚有縫砌筑的基礎(chǔ)上做了改進(jìn)，自焙碳磚所宣傳的是無縫砌筑，但實(shí)際砌筑的工藝是在自焙炭磚之間的砌筑面上刷道細(xì)縫糊,再擠緊砌縫,在整個(gè)爐底磚面上再澆搗一層低溫冷搗糊(與自焙炭磚為同種材質(zhì)) 。然后開爐時(shí)經(jīng)過烘爐和生產(chǎn)過程中的電熱焙燒,讓其中的揮發(fā)分被除去,當(dāng)溫度達(dá)到2000 ℃以上時(shí),無定型炭逐漸轉(zhuǎn)化為石墨晶體,自焙炭磚縫近乎消失,整個(gè)爐底一體化,上面的炭素?fù)v料也同時(shí)石墨化,與炭磚層結(jié)合在一起。當(dāng)這一系列過程進(jìn)行順利時(shí),電石生產(chǎn)中所產(chǎn)生的硅鐵就無法滲透進(jìn)炭磚層下而是隨電石排出外。

　　但在實(shí)際過程中, 由于烘爐階段溫度一般不能達(dá)到2000 ℃以上,低溫炭素?fù)v料及自焙炭磚的炭素石墨化很不充分,炭磚間的縫隙仍然存在,在開爐送電時(shí),爐料中的石灰直接與炭素?fù)v料層接觸, 高溫下發(fā)生反應(yīng),使其被嚴(yán)重破壞, 此時(shí)形成的硅鐵就會(huì)從炭磚縫滲透到炭磚下,造成爐底拾高,而且這種夾有硅鐵的磚縫不再隨炭素的石墨化而彌合消失 。

　　總  結(jié)

　　針對(duì)電石爐爐門磚，爐底炭磚易損壞，使用壽命短的問題，鄭州駒達(dá)新材料科技有限公司通過對(duì)30多家電石生產(chǎn)單位的礦熱爐進(jìn)行問題分析和溝通，針對(duì)這兩個(gè)疑難問題目前已有完善的解決方案，若您的爐子也有出現(xiàn)以上問題或電石爐爐襯材料的相關(guān)問題，可直接聯(lián)系我。