石灰中的雜質對電石生產十分有害。當爐料在電石爐內反應生產碳化鈣的同時,各種雜質也進行下列反應
SiO2+2C→Si+2CO-137千卡(1500℃時反應)
Fe2O3+3C→2Fe+3CO-108千卡(730℃時反應)
Al2O3+3C→2Al+3CO-291千卡(2160℃時反應)
MgO+2C→Mg+CO-116千卡
因此,在電石爐中不但多消耗電能,而且又多消耗碳材。根據物料平衡,得出各類雜質的還原率如下:
MgO:80-100%
SiO2:40-60%
Al2O3:5-10%
Fe2O3:3-50%
經過實踐證明,雜質的還原率與電石發氣量有一定的關系,另附圖表。電石的發氣量越高,雜質的還原率越高,在相同的石灰條件下,質量越高,雜質還原越完全,電耗越高。
各種雜質中,氧化鎂對電石生產的危害較大。氧化鎂在熔融區迅速被還原成金屬鎂,而使熔融區成為一個強烈的高溫還原區。鎂蒸氣從這個熾熱的區域大量逸出時,其中一部分鎂與一氧化碳立即起反應,生成氧化鎂:
Mg+CO= MgO+C+117千卡(熔融區)
反應生成的高溫使局部硬殼被破壞,使液體電石繼之外流,與耐火磚襯接觸,侵蝕了爐襯。
另一部分鎂蒸氣上升到爐料表面,與一氧化碳或爐氣中的氧氣反應:
2Mg+O2=2 MgO+146.6千卡(爐面)
放出大量的熱,使料面結成大塊,阻礙爐氣排出,引起支路電流。在密閉爐上還會阻塞爐氣排出。
上述兩種氧化反應都放出大量的熱。由于這些熱量在爐料上部放出,給操作帶來了困難。更重要的是,這部分熱量對爐體也會產生不良影響,反應熱能使熔池破壞,會使電石堵在流出口內,甚至完全堵塞流出口。最嚴重的時候,熔池由于失去周圍的硬殼,造成耐火磚的燒毀。(新開爐時,負荷不能升高太快)
氧化鎂的還原作用會降低電能效率和電石產量,并增加碳材消耗。還原產物鎂的燃燒,妨礙爐子的操作和運行,甚至毀壞爐襯。
通常爐氣把原料中的氧化鎂還原后帶走85%,其余 15%留在熔融區,與氮反應生成氮化鎂,使電石發粘,在爐內不易流出,影響正常生產。
氧化鎂對電石爐功率發氣量的影響,石灰中每增加1%的氧化鎂,功率發氣量將下降10-15%。
二氧化硅在電石爐內被還原成硅,一部分在爐內生成碳化硅,沉積于爐底,形成爐渣的主要成分,造成爐底升高;一部分與鐵作用生成硅鐵,損壞爐壁鐵殼,出爐時會燒壞爐嘴和冷卻鍋等設備。
二氧化硅的含量對功率發氣量有一定的影響,基本上呈負相關關系。
氧化鋁在電石爐內不能全部被還原成鋁,一部分混在電石里,降低電石的質量,大部分成為粘度很大的爐渣,沉積于爐底,使之抬高。嚴重時爐眼上移,造成操作條件惡化。
氧化鐵在電石爐內與硅反應生成硅鐵,其危害如前所述。
硫和磷與氧化鈣反應生成磷化鈣和硫化鈣,混在電石中。前者有引起自燃爆炸的危險,后者在乙炔氣燃燒和參與反應時,變成二氧化硫,對金屬有腐蝕作用。