淺談降低電石爐電極糊消耗的措施

李世強，曾憲軍

（陜西北元化工集團股份有限公司，陜西 神木 719319）

電石爐是生產電石的主要設備，在電石爐內由電極電弧發出的高溫使爐料熔化，在2000℃～2200℃反應生成電石[1]。電石爐電極管理是電爐操作的中心任務，電極糊的消耗量是綜合衡量電爐運行水平的重要指標之一。目前造成電極糊消耗偏高的因素主要有電極糊的產品質量、電極管理、電石爐工藝操作管理、原料質量、電石產品質量、電石爐運轉率等方面的影響[2]。

電石生產所用的連續自焙電極是由裝入電極桶的電極糊，經熔化、焙燒致密化而形成的[1]。電極糊作為自焙電極的唯一重要填充原料，在電石爐中邊焙燒邊不斷消耗，能夠在3000℃左右的高溫環境中連續工作，具有非常良好的導電、導熱等性能，同時還具有較好的耐腐蝕和較高的機械強度[1-3]。降低電極糊的消耗量，不單單是降低電極糊消耗的指標問題，還直接反映了電石爐操作管理的整體技術水平，更主要的是對整個電石生產的綜合效益和高效安全運行有著重要的意義。

1 提高電極糊質量

電極糊生產的原料配方主要以無煙煤、冶金焦、石墨碎、石油焦和瀝青焦等為原料，以瀝青及煤焦油為黏結劑進行生產[3-4]。它的質量優劣直接影響到電極的焙燒質量和消耗指標，更是影響到爐子的安全平穩運行。

合理控制電極糊的產品質量，確保電石爐長期穩定運行。采用高含碳量、低揮發分、低灰分、低氣孔率的電極糊，同時通過選擇替代原料，改進原料配方，合理摻加石油焦、石墨碎等，提高電極糊的質量，以滿足大型礦熱電爐的需要。研究表明[5]，在電極糊中添加粒度為8mm～20mm，添加比例約為20%的殘極、碳棒，可有效提高電極糊耐壓強度與體積密度，同時降低電阻率和灰分；用蒽油替代危廢品煤焦油作為黏結劑可以降低電極糊的軟化點[6]；在電極糊中添加不超過2%的添加劑，可以降低糊料黏度，提高電極糊的塑性和降低電阻率[7]。

在實際生產應用中，要全面地考察電極糊內在的質量，充分與供貨商技術人員溝通，根據爐子的容量、工藝水平、裝備、操作水平等，參照國家相關標準，確定電極糊的技術指標；還應明確檢驗方法和考核內容，制定詳細全面的化驗報告單，避免因供貨商檢驗設備短缺、人員緊張、費用等問題減少檢測內容和檢測頻次。由于瀝青和煤焦油的組份十分復雜，現在傳統的以軟化點和揮發份含量來衡量密閉電極糊的焙燒性能有很大的片面性，也是不可靠的，應以實際應用來確定電極糊的性能。

除相關行業標準確定的質量指標外，還需要根據實踐經驗和理論研究成果等，選擇合適原材料和顆粒級配、黏結劑配方，從穩定性、流動性、導熱性能、比電阻、抗震性、抗氧化性等方面進行綜合優化改進，通過技術創新，研制具有強度高、抗熱震性能優越、燒結性能好、不流糊、不斷電極、節能、環保等性能的優質電極糊[8]。

在電極糊儲存、轉運、添加、電極筒頂部等環節做好環境衛生，避免電極糊中摻加雜物、灰塵等，避免造成二次污染，影響電極糊的品質。正常生產時不允許灰塵落入電極殼內，尤其是檢修時，一定要把電極殼內的灰塵清掃干凈[3,9]。

2 加強電極管理

電極是電石爐的心臟，必須嚴格電極管理制度，重視電極的消耗調節控制，在電極工作長度足夠、爐溫開始上升、產品質量相對穩定、出爐操作順暢的條件下切勿縮小壓放時間，避免在低電壓、大電流、出爐不暢的情況下增加壓放頻次。

應定時定量補充電極糊，合理控制電極糊柱高度，理想高度控制范圍為導電元件上端起3.5m～4.5m范圍處[2]，避免料柱過高或過低造成電極糊焙燒過程中的粒析現象和電極的燒結分層、抗拉強度衰減，導致電極糊的消耗量增加。要密切跟蹤電極糊焙燒過程中的溫度變化，電極筒上口煙氣顏色狀態。

應密切關注電極入爐深度、電極焙燒速度、消耗速度是否在工藝要求范圍內，定期停爐檢查電極使用狀況，定時、準確測量電極入爐深度，合理的控制在電極直徑的1.1～1.25倍[2]。一要穩定電極的入料深度，做好電極壓放，防止因電極工作長度過長，造成在料面裸露段長而加大熱損，自重大易發生硬斷事故。二要防止電極消耗過快，電極入爐深度不夠造成料面溫度升高、料面板結、支路電流增加、電極上抬、爐底溫度降低、出爐困難、產量下降，就會加快電極糊的消耗量。三要防止電極發軟，焙燒速度跟不上正常消耗速度，需要停止加料焙燒電極，不僅增加電耗也會加大電極糊的消耗量。

電極筒的制作、對接要專人負責，嚴格按照技術規范，并做好過程監督和驗收工作，杜絕精度不夠、有缺陷電極筒的使用。重視電極筒焊接和強度，焊縫必須實焊，不能有沙眼，按要求打磨焊縫、并做好探傷，防止發生電極筒破肚、刺壞接觸元件的事故發生[3,9]。對接電極筒講究的是橫平豎直，光滑順溜，對新焊接的電極筒，驗收達不到技術要求的堅決不能使用，以免造成不必要的壓放困難或發生電極事故，按照工藝要求定時定量壓放電極，控制好負荷的升降。

加強生產巡回檢査，勤觀察、思考，發現電極事故苗頭，及時處理，防止事故擴大。在日常生產管理中，多巡回檢查電爐設備，從原料質量、配料、設備（防護屏內的打火、冒煙、冒火；循環水溫度、壓力等）、操作，及早發現電極事故苗頭。

3 加強電石爐工藝操作管理

1）電石爐運行爐況對原料質量、配料準確度很敏感，所以提高原料品位，降低雜質、水分、控制粒度、減少白灰生過燒，氧化鎂含量，粉化面子是電爐冶煉的基礎。物料入爐前要增加混合料質量控制點，提高配料合格率。提高炭材的質量，選擇高含碳量、低灰分、低水分、低二氧化硫、低揮發分，粒徑合理的炭材，合理調整炭材配比；當炭材中所含揮發分指標偏高時，則對電極的侵蝕速度加快，直接影響著電極糊的消耗指標[3]。

2）定期處理料面，增加爐料電阻，控制料面高度，有利于電極入爐深度，不大幅度調整配料指標，杜絕副石灰操作和明弧操作，拉爐作業等不良習慣。加強出爐操作，維護好爐眼，不隨意調整爐眼位置，按時開爐及時封堵。保持電爐穩定運行，盡量減少運行中打開觀察門探測電極工作長度和處理料面硬殼和積灰的頻次，避免大量空氣進入爐內燃燒，造成爐子一氧化碳濃度降低，電極外表皮嚴重氧化脫落。避免設備漏水事故和頻繁的停爐，破壞爐子電極的正常焙燒秩序，造成了電極的過燒結、易發生電極硬斷。

3）電石生產成績的好壞，取決于電石爐的參數，設備完好性，原料的質量，操作和維修水平。其中電爐的參數最為重要。電石爐的參數包括電氣參數，電爐幾何參數和電氣幾何等參數。通過爐子運行才能檢驗參數設計的合理性，存在的參數缺陷，有的可以調整，有的就難以改造，主要靠操作來彌補設計上的不足。從電流、電壓等工藝因素調節，采用合適的流壓比，閉弧生產。通過提高爐料比電阻，達到設計運行功率。維持電石爐在高爐溫、高質量、高配比狀態下運行時，爐內炭材充足，電極的消耗相對較少；反之，則造成爐內嚴重缺炭，產品質量低，電極糊消耗速度加快。

4）好的工藝需要好的裝備做支撐，爐體部分，電極部分，出爐系統，上料系統、DCS系統、液壓系統、電儀系統、安全消防報警系統、除塵凈化系統等做到計劃檢修，固定巡檢，處于設備完好狀態。不斷提高設備運轉率。

5）在操作管理中建立高負荷、高配比、高質量、高爐溫、低消耗的密閉式電石爐操作管理體系，解決密閉式電石爐電極糊消耗偏高的問題。

6）優化調整電石爐的工藝電氣參數，確立工藝紀律的嚴肅性和權威性，電石爐操作要把電極糊添加檢查、電極壓放長度核實，需專人負責。

4 加強生產技術管理

1）采用最新的電極糊標準（YB/T 4448-2014礦熱爐用自焙電極糊）指導生產[3]。目前仍有一些電極糊生產企業仍然采用舊標準，需要進一步補充完善行業技術標準體系，完善技術管理，縮小與國外大型企業電極糊技術質量差距。

2）加強人員技能培訓，提高電石爐操作者的技術水平和電極糊的使用管理，熟悉電石爐工藝原理，掌握崗位安全操作規程、工藝規程、設備規程，提高安全意識，能遵守公司各項管理制度，認同公司文化。通過崗位手指口述、師帶徒、外出對標學習、績效管理考核等辦法，提高人員的電爐操作水平。通過人、機、物、料、環的有機配合，統一思想，統一目標，統一調度，各工段協調配合，一定能使電爐穩定運行，各項經濟指標優異。

3）電極糊在使用過程中，出現電極糊的消耗量、電極焙燒等異常情況時，應及時與供貨商技術人員溝通，做出必要的調整，防止電極過硬損傷接觸元件，甚至發生硬斷事故。當電極焙燒趕不上消耗，會影響正常生產運行，特別防止漏糊和電極軟斷的安全事故發生。要有針對性的調整電極糊的控制指標，做到電極糊的消耗在合理區間內。

4）電極糊生產企業應與使用單位做好溝通，了解電極糊在使用過程中存在的問題，進行生產調整，工藝改進及技術升級，從生產設備的自動化、信息化、智能化方面入手，做好技改技措和新技術的引進，提高電極糊的質量，以達到節能降耗、安全環保運行的目的。

5）科學計算電極糊的日消耗量，合理的計算方法應是電極的壓放體積乘以體積密度，再除以生產電石的日產量。電極糊消耗具有太多的不確定性，受很多因素的影響，拋開所有因素把電極糊的消耗與用電量或者產量結合起來，計算出每100kW·h的電或者每噸電石消耗多少千克電極糊，是考核電極糊消耗指標的最合理的辦法。

6）隨著我國電石、鐵合金等行業快速發展，大型電石爐的密閉是今后發展的重要方向，改進生產工藝，設計合理的電爐參數，提高電爐運行功率。研制與之相匹配且具有較高經濟效益、節能降耗、資源綜合利用的電極糊，也成為電極糊生產質量控制的重點。生產企業和研究機構要研究出質量更好、符合使用要求的電極糊產品。

5 結語

作為電石行業用量最大的功能材料，雖然電極糊在生產電石的成本中占得比例很小，只有2%左右[10]，但對穩定生產，提質增效，以及整個電石生產系統的安穩長滿優的生產目標起著至關重要的作用，因此對電極糊的消耗指標要高度關注。