RU2168463C2 - Method of preparing calcium carbide - Google Patents
Method of preparing calcium carbide Download PDFInfo
- Publication number
- RU2168463C2 RU2168463C2 RU99113756/12A RU99113756A RU2168463C2 RU 2168463 C2 RU2168463 C2 RU 2168463C2 RU 99113756/12 A RU99113756/12 A RU 99113756/12A RU 99113756 A RU99113756 A RU 99113756A RU 2168463 C2 RU2168463 C2 RU 2168463C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- calcium carbide
- ohm
- furnace
- electrode
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к химической промышленности, в частности, к технологии получения карбида кальция. The invention relates to the chemical industry, in particular, to a technology for producing calcium carbide.
Известен способ получения карбида кальция в руднотермической печи путем плавления шихты, состоящей из извести, полученной путем предварительного обжига известняка в обжиговой печи, и углеродистого материала (кокса), включающий следующие стадии:
- составление шихты из извести и кокса при соотношении по крупности в пределах 1,9-2,0;
- загрузку полученной шихты в печь;
- подачу электроэнергии через электрод;
- сплавление шихты;
- слив расплава и переработку его до товарной продукции (Л.А. Кузнецов Производство карбида кальция, М.:Госхимиздат, 1954, с.26,41,104) (I).A known method of producing calcium carbide in an ore-thermal furnace by melting a mixture consisting of lime obtained by preliminary calcining of limestone in a kiln, and carbon material (coke), comprising the following stages:
- compilation of a mixture of lime and coke with a ratio of fineness in the range of 1.9-2.0;
- loading the resulting mixture into the furnace;
- power supply through the electrode;
- fusion of the charge;
- draining the melt and processing it into commercial products (L.A. Kuznetsov Production of calcium carbide, M.: Goskhimizdat, 1954, p. 26, 41, 104) (I).
Недостатками способа являются сложность технологической схемы, нестабильность показателей качества вследствие колебаний степени обжига известняка (литраж получаемого карбида кальция 240-295 л/кг). The disadvantages of the method are the complexity of the technological scheme, the instability of quality indicators due to fluctuations in the degree of calcination of limestone (the displacement of the resulting calcium carbide is 240-295 l / kg).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения карбида кальция согласно патенту России N 1806991, кл. С 01 В 31/32, заявл. 14.06.90, опубл. 07.04.93, Б.И. N 13 (III), включающий следующие стадии:
- составление шихты из мелкокристаллического известняка с размером зерен кальцита в его частицах 0,001-0,015 мм и кокса при массовом отношении известняка к коксу 2,8-3,2 и при отношении размеров их частиц 4,5-5,0;
- загрузку шихты в печь;
- подачу электроэнергии через электрод;
- сплавление шихты при поддержании заданного тока электрода и рабочей мощности печи перемещением электрода и/или переключением ступеней трансформатора;
слив расплава и переработку его до товарной продукции.The closest in technical essence and the achieved result is a method of producing calcium carbide according to Russian patent N 1806991, class. C 01 to 31/32, declared 06/14/90, publ. 04/07/93, B.I. N 13 (III), comprising the following stages:
- preparation of a mixture of fine crystalline limestone with a grain size of calcite in its particles of 0.001-0.015 mm and coke with a mass ratio of limestone to coke of 2.8-3.2 and with a particle size ratio of 4.5-5.0;
- loading the mixture into the furnace;
- power supply through the electrode;
- fusion of the charge while maintaining a given electrode current and operating power of the furnace by moving the electrode and / or switching the steps of the transformer;
draining the melt and processing it to marketable products.
Литраж получаемого карбида кальция составляет 265-275 л/кг. The displacement volume of the resulting calcium carbide is 265-275 l / kg.
Согласно этому способу в качестве кальцийсодержащей породы используют пелитоморфные (мелкокристаллические) известняки, которые при быстром термическом нагреве с образованием извести не распадаются на мелкие куски. Подобные известняки по поведению при обжиге относятся к I или II классификационной группе. Известняки III группы - крупнокристаллические мраморизованные с размером зерен кальцита 0,1-3 мм не являются термически стойкими и при нагревании распадаются на мелкие куски. В результате уменьшается соотношение размеров кусков образующейся извести и кокса (который при нагреве не разрушается) до 0,5-1. Это отражается на результатах плавки. According to this method, pelitomorphic (finely crystalline) limestones are used as a calcium-containing rock, which, when rapidly heated to form lime, do not decompose into small pieces. Similar limestones by their firing behavior belong to classification I or II. Limestones of group III — coarse-grained marbled ones with calcite grains of 0.1–3 mm in size — are not thermally stable and break up into small pieces when heated. As a result, the size ratio of the pieces of lime and coke (which does not collapse when heated) decreases to 0.5-1. This is reflected in the melting results.
Литраж сливаемого карбида кальция снижается до величин, недопустимых для товарного карбида кальция (менее 240 л/кг по ГОСТ 1460-81 с дополнениями). Выход продукта в пересчете на условный карбид - 250 л/кг составляет 96%. В результате вышеизложенного переработка термически нестойких известняков экономически не рентабельна. The displacement displacement of calcium carbide is reduced to values that are unacceptable for commercial calcium carbide (less than 240 l / kg according to GOST 1460-81 with additions). The product yield in terms of conventional carbide - 250 l / kg is 96%. As a result of the foregoing, the processing of thermally unstable limestones is not economically viable.
Таким образом, недостатками прототипа являются:
- ограничение сырьевой базы производства карбида кальция;
- получение продукта второго сорта с нестабильными показателями по качеству.Thus, the disadvantages of the prototype are:
- limitation of the raw material base for the production of calcium carbide;
- obtaining a second-class product with unstable quality indicators.
Технической задачей предлагаемого изобретения является расширение сырьевой базы производства карбида кальция и увеличение выхода стандартного карбида кальция (250 л/кг) за счет получения высоколитражного карбида кальция. The technical task of the invention is the expansion of the raw material base for the production of calcium carbide and an increase in the yield of standard calcium carbide (250 l / kg) by producing high-calcium calcium carbide.
Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в известном способе получения карбида кальция в руднотермической печи, включающем приготовление шихты из известняка и кокса при массовом отношении известняка к коксу 2,8-3,2 и при отношении размеров в печь, плавление шихты при поддержании заданного тока электрода и рабочей мощности печи путем перемещения и/или переключением ступеней напряжения трансформатора и периодический слив расплава,
плавление шихты ведут при периферийном сопротивлении электрода 1,17-1,67 Ом•см, а перед сливом расплав выдерживают в течение 5-15 мин при периферийном сопротивлении 0,83-1,2 Ом•см.The solution of the technical problem is achieved by the fact that in the known method of producing calcium carbide in an ore-thermal furnace, including the preparation of a mixture of limestone and coke with a mass ratio of limestone to coke of 2.8-3.2 and with respect to the size of the furnace, the mixture is melted while maintaining a given the current of the electrode and the operating power of the furnace by moving and / or switching the voltage levels of the transformer and periodically draining the melt,
the melting of the charge is carried out at a peripheral resistance of the electrode of 1.17-1.67 Ohm • cm, and before draining the melt is held for 5-15 minutes at a peripheral resistance of 0.83-1.2 Ohm • cm.
Отличительными особенностями заявляемого способа являются величина периферийного сопротивления электрода на стадии плавления 1,17-1,67 Ом•cм, время выдержки расплава перед сливом и величина периферийного сопротивления электрода на стадии выдержки расплава 0,83-1,2 Ом•см. Distinctive features of the proposed method are the value of the peripheral resistance of the electrode at the melting stage of 1.17-1.67 Ohm • cm, the exposure time of the melt before discharge and the value of the peripheral resistance of the electrode at the stage of exposure of the melt is 0.83-1.2 Ohm • cm.
Указанные отличия позволяют расширить сырьевую базу карбидного производства за счет возможности переработки термически нестойких известняков и увеличить выход карбида кальция в пересчете на условный карбид на 12-24% за счет получения высоколитражного карбида кальция по сравнению с переработкой термически нестойких известняков в условиях прототипа. These differences allow us to expand the raw material base of carbide production due to the possibility of processing thermally unstable limestones and increase the yield of calcium carbide in terms of conventional carbide by 12-24% due to the production of high-calcium calcium carbide in comparison with the processing of thermally unstable limestones under the conditions of the prototype.
Периферийное сопротивление является фактором, характеризующим технологию плавки карбида кальция, и представляет собой
К=UПD/I Ом•см,
где U -напряжение на электроде, В;
I - сила тока на электроде, А;
D - диаметр электрода см (С.А. Миллер, Ацетилен, его свойства, получение и применение, т.1, Изд-во "Химия", 1969, с.210) (III).Peripheral resistance is a factor characterizing the technology of smelting calcium carbide, and is
K = UPD / I Ohm • cm,
where U is the voltage at the electrode, V;
I is the current strength at the electrode, A;
D is the diameter of the electrode, cm (S.A. Miller, Acetylene, its properties, preparation and use, vol. 1, Chemistry Publishing House, 1969, p. 210) (III).
Определенные экспериментально оптимальные с точки зрения повышения качества карбида кальция значения периферийных сопротивлений электродов карбидной печи позволяют:
- выбрать оптимальный токовый электрический режим для получения высоколитражного продукта:
- определить при необходимости оптимальные размеры электродов, и следовательно, ванны печи.The values of the peripheral resistances of the electrodes of the carbide furnace determined experimentally optimal from the point of view of improving the quality of calcium carbide allow:
- choose the optimal current electric mode to obtain a high-capacity product:
- determine, if necessary, the optimal dimensions of the electrodes, and therefore, the furnace bath.
Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. The essence of the proposed method is as follows.
При сплавлении известняка с коксом протекают реакции типа Т: Ж растворения извести и углеродистого материала в первичном карбидном расплаве
CaOТВ+(Ca2•CaO•С)ж---> (CaC2•2 CaO•C)ж; (1)
Скокса+(CaC2•CaO•С)ж---> (CaC2•2 CaO•Cдисп ж (2)
с накоплением в ванне печи низколитражного продукта. Особенно активно этот процесс протекает при нарушении размеров кусков сырья (много пыли и мелочи), отклонениях при дозировании. По этим причинам практически невозможно стабильно получать высоколитражный карбид кальция при использовании термически нестойких пород известняка.When limestone is fused with coke, reactions of the T type occur: F dissolution of lime and carbon material in the primary carbide melt
CaO TB + (Ca 2 • CaO • C) W ---> (CaC 2 • 2 CaO • C) W ; (1)
Since coke + (CaC 2 • CaO • C) x ---> (
with the accumulation in the bath of the furnace of a small product. This process is especially active when there is a violation of the sizes of pieces of raw materials (a lot of dust and fines), deviations during dosing. For these reasons, it is practically impossible to stably obtain high-calcium calcium carbide using thermally unstable limestone rocks.
Одновременно в расплаве протекают реакции насыщения расплава карбидом кальция:
CaC2ж + CaOж ---> 2Ca + СО + C; (3)
2Ca + 2CДИСП ---> 2(CaC2)ж (4)
Для ускорения реакций (3) и( 4) в расплаве необходимо повысить температуру в реакционном тигле путем уменьшения доли энергии, идущей на образование низколитражного расплава.At the same time, melt saturation reactions take place in the melt with calcium carbide:
CaC 2g + CaO x ---> 2Ca + CO + C; (3)
2Ca + 2C DISP ---> 2 (CaC 2 ) w (4)
To accelerate reactions (3) and (4) in the melt, it is necessary to increase the temperature in the reaction crucible by reducing the fraction of energy spent on the formation of a low-melt melt.
Это может быть достигнуто:
1) перемещением электрода к зоне расплава с изменением электрического режима на электроде или без изменения;
2) изменением диаметра электрода.This can be achieved:
1) moving the electrode to the melt zone with or without changing the electric mode on the electrode;
2) by changing the diameter of the electrode.
Ведение процесса получения карбида кальция при заявленных значениях периферийных сопротивлений электродов на стадии плавки и стадии выдержки расплава, а также времени выдержки расплава позволяет получить высоколитражный карбид кальция из термически нестойких известняков. The process of producing calcium carbide at the declared values of the peripheral resistance of the electrodes at the melting stage and the stage of exposure of the melt, as well as the time of exposure of the melt allows to obtain high-density calcium carbide from thermally unstable limestones.
Пример 1. Для плавки карбида кальция на ОАО "Череповецкий Азот" использовали известняки с месторождения Смычка (г. Нижний Тагил) следующего состава, мас. %: CaO 55,7; MgO 0,43; SiO2 0,46; Al2O3 0,17; Fe2O3 0,26; P 0,015; S 0,02.Example 1. For the smelting of calcium carbide at JSC "Cherepovets Nitrogen" used limestones from the Smychka deposit (Nizhny Tagil) of the following composition, wt. %: CaO 55.7; MgO 0.43; SiO 2 0.46; Al 2 O 3 0.17; Fe 2 O 3 0.26; P 0.015; S 0.02.
Эти химически чистые известняки имеют крупнокристаллическую частично мраморизованную структуру с размером зерен кальцита 0,1-3 мм и не обладают термической стойкостью. These chemically pure limestones have a coarse-grained partially marbled structure with a calcite grain size of 0.1-3 mm and are not heat resistant.
Известняки крупностью 20-60 мм смешивали с коксом класса 10-25 мм (зольность - 12 мас.%, влага - не более 5 мас.%, остальное углерод в массовом соотношении 2,8-3,2 и при соотношении по крупности 4,5-5,0. Limestones with a particle size of 20-60 mm were mixed with coke of a class of 10-25 mm (ash content - 12 wt.%, Moisture - not more than 5 wt.%, The rest of the carbon in a mass ratio of 2.8-3.2 and with a ratio of fineness of 4, 5-5.0.
Плавку производили на карбидной печи с круглой ванной, имеющей три электрода диаметром 350 мм, установленная электрическая мощность печи 2,5 мВА, максимальный рабочий ток 14000 А, предел регулирования напряжения - 48-107 В. The smelting was carried out on a carbide furnace with a round bath having three electrodes with a diameter of 350 mm, the installed electric power of the furnace is 2.5 mVA, the maximum operating current is 14000 A, the voltage regulation limit is 48-107 V.
Полученную смесь загружали в печь между электродами до уровня ванны печи. Процесс плавки вели непрерывно с периодическим сливом расплава через 1,6 ч в стальные изложницы. The resulting mixture was loaded into the furnace between the electrodes to the level of the furnace bath. The melting process was carried out continuously with periodic discharge of the melt after 1.6 hours into steel molds.
Процесс плавки между сливами включал следующие стадии. The smelting process between drains included the following stages.
1. Осаживание прокаленной шихты после слива расплава при опущенных электродах. 1. The precipitation of the calcined charge after draining the melt with the electrodes lowered.
2. Загрузка корректировки при необходимости;
3. Загрузка сырой шихты до уровня колошника.2. Download adjustments if necessary;
3. Loading the raw charge to the top level.
4. Выход на рабочий режим и плавка при силе тока до 10000 А, напряжении 65-107 Вт и активной мощности 1,1-2 МВт. На этой стадии происходило накопление расплава, сопровождающееся подъемом электродов на 25-30 см. Образующийся расплав содержит <55% карбида (204 л/кг). Периферийное сопротивление электродов на этой стадии составляло 1,17-1,67 Ом•см. 4. An exit to an operating mode and melting at a current strength of up to 10000 A, voltage of 65-107 W and active power of 1.1-2 MW. At this stage, the melt accumulated, accompanied by the rise of the electrodes by 25-30 cm. The resulting melt contains <55% carbide (204 l / kg). The peripheral resistance of the electrodes at this stage was 1.17-1.67 Ohm • cm.
5. перед сливом расплава опускали электроды, увеличивая токовую нагрузку до 14000 А, и выдерживали расплав в течение 5-15 мин. Периферийное сопротивление электродов на стадии выдержки расплава составляло 0,83-1,2 Ом•см. 5. Before draining the melt, the electrodes were lowered, increasing the current load to 14000 A, and the melt was held for 5-15 minutes. The peripheral resistance of the electrodes at the melt holding stage was 0.83-1.2 Ohm • cm.
Результаты экспериментов представлены в табл. 1. The experimental results are presented in table. 1.
Снижение токовой нагрузки на стадии плавки до 4136 А приводит к высокому положению электродов, развитию дугового режима и соответственно к спеканию шихты в верхней части ванны из-за выделения мощности между электродами, что не позволяет вести процесс в нормальном режиме через угольную подину. Reducing the current load at the melting stage to 4136 A leads to a high position of the electrodes, the development of an arc mode and, accordingly, to sintering of the charge in the upper part of the bath due to the release of power between the electrodes, which does not allow the process to proceed normally through a coal bottom.
Снижение токовой нагрузки на стадии прогрева расплава до 5495 А (увеличение периферийного сопротивления до 1,4 Ом•см) уменьшает количество тепла, выделяющегося в расплаве при прохождении тока по цепи "электрод - подина - электрод", увеличивая долю выделяемого в шихте между электродами. При этом режиме под электродом расплав из-за недостатка температуры может частично кристаллизоваться, затрудняя слив из-под всех трех фаз. Reducing the current load at the stage of heating the melt to 5495 A (increasing the peripheral resistance to 1.4 Ohm • cm) reduces the amount of heat released in the melt during the passage of current through the circuit "electrode - bottom - electrode", increasing the proportion of the charge released between the electrodes. In this mode, the melt under the electrode can partially crystallize due to the lack of temperature, making it difficult to drain from under all three phases.
Увеличение токовых нагрузок (на стадии плавки до 7540 А и на стадии выдержки расплава до 9497 А) и уменьшение значений периферийного сопротивления соответственно до 1,02 Ом•см и 0,81 Ом•см при пониженной мощности (70 В) сопровождается снижением объема шихты, проплавляемой в реакционном пространстве под электродом. Из-за избытка мощности происходят перегрев и разложение части карбида кальция, т.е. снижаются производительность и качество карбида кальция. An increase in current loads (at the melting stage to 7540 A and at the stage of melt holding up to 9497 A) and a decrease in peripheral resistance values to 1.02 Ohm • cm and 0.81 Ohm • cm at low power (70 V), respectively, are accompanied by a decrease in the charge volume smelted in the reaction space under the electrode. Due to excess power, overheating and decomposition of part of calcium carbide occurs, i.e. reduced productivity and quality of calcium carbide.
При уменьшении выдержки расплава менее 5 мин не достигается стабильность показателей качества продукта. With a decrease in the melt holding time of less than 5 min, stability of product quality indicators is not achieved.
Увеличение выдержки расплава более 15 мин может привести к снижению качества карбида вследствие диссоциации. An increase in the melt holding time of more than 15 min can lead to a decrease in carbide quality due to dissociation.
Определенный экспериментально диапазон значений периферийного сопротивления карбидных печей вне зависимости от мощности печи позволяет выбрать оптимальный электрический режим для получения высоколитражного продукта при различных диаметрах электрода, что проиллюстрировано в табл. 2. The experimentally determined range of values of the peripheral resistance of carbide furnaces, regardless of the furnace power, allows you to choose the optimal electric mode to obtain a high-capacity product with various electrode diameters, as illustrated in Table. 2.
Таким образом, заявляемый способ получения карбида кальция позволяет расширить сырьевую базу производства карбида кальция за счет возможности переработки термически нестойких известняков, повысить выход продукта путем получения высоколитражного продукта (до 280-300 л/кг), а также дает возможность определить при необходимости оптимальные размеры электродов, а следовательно, и ванны печи. Thus, the inventive method for producing calcium carbide allows you to expand the raw material base for the production of calcium carbide due to the possibility of processing thermally unstable limestones, to increase the yield of the product by obtaining a high-capacity product (up to 280-300 l / kg), and also makes it possible to determine, if necessary, the optimal dimensions of the electrodes and, consequently, the bathtubs of the furnace.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99113756/12A RU2168463C2 (en) | 1999-06-23 | 1999-06-23 | Method of preparing calcium carbide |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99113756/12A RU2168463C2 (en) | 1999-06-23 | 1999-06-23 | Method of preparing calcium carbide |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2168463C2 true RU2168463C2 (en) | 2001-06-10 |
RU99113756A RU99113756A (en) | 2001-06-27 |
Family
ID=20221819
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99113756/12A RU2168463C2 (en) | 1999-06-23 | 1999-06-23 | Method of preparing calcium carbide |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2168463C2 (en) |
-
1999
- 1999-06-23 RU RU99113756/12A patent/RU2168463C2/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
МИЛЛЕР С.А. Ацетилен, его свойства, получение и применение. Т. 1. - Л.: Химия, 1969, с. 208 - 210. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100327034B1 (en) | Method of producing reduced iron pellets | |
US4124404A (en) | Steel slag cement and method for manufacturing same | |
US6592647B2 (en) | Method for producing metallic iron | |
JP6788655B2 (en) | Calcium aluminates manufacturing process | |
US4396422A (en) | Process for producing iron and refractory material | |
FI70253C (en) | FRAMSTAELLNING AV ALUMINUM- KISELLEGERINGAR | |
RU2168463C2 (en) | Method of preparing calcium carbide | |
AU2006335814B2 (en) | Method for manufacturing metallic iron | |
JPH0238545B2 (en) | ||
Mishra et al. | Synthesis of silicon carbide from rice husk in a packed bed arc reactor | |
JPH05339654A (en) | Pretreatment of sintered ore raw material and sintered ore raw material for iron making | |
JP2021084844A (en) | Manufacturing method of aggregate, coarse aggregate and fine aggregate | |
JP2003328022A (en) | Desulfurizing agent for molten steel and manufacturing method therefor | |
JP7095674B2 (en) | How to make concrete | |
JPH05339653A (en) | Pretreatment of sintered ore raw material and sintered ore raw material for iron making | |
NO138608B (en) | SUBMISSIBLE BAG PUMP. | |
JPH0827525A (en) | Production of sintered ore formed by using ore of high crystallization water as raw material | |
JP7405263B2 (en) | Method for carbonating CaO-containing substances and method for producing carbonated substances | |
US4289537A (en) | Method of producing cement | |
SU863661A1 (en) | Method of producing carbon-free alloys | |
RU2228305C2 (en) | Method of production of special kinds of clinkers and accompanying metals out of industrial wastes | |
SU1691417A1 (en) | Method of flux melting of high-carbon ferromanganese | |
SU1643507A1 (en) | Method of production of high-refractory fused material | |
CA1160647A (en) | Method for producing cement | |
JP3531464B2 (en) | Method for producing sintered ore with low SiO2 content |