电石熔炼过程单颗粒模型与球团新工艺强化机制

传统的电石规模化生产以块状生石灰和焦炭为主要原料,在矿热炉内通过电热作用熔炼生成碳化钙.球团新工艺以生石灰粉和低阶煤粉替代块状生石灰和焦炭,经压球、热解后的热球团作为矿热炉的原料.本文建立了传统块料工艺和球团新工艺的单颗粒传输和反应模型,分别对两种工艺在相同供电功率和生产率条件下的熔炼过程进行了数值模拟,探讨了球团新工艺的强化机制.结果表明,电石化反应吸热量显著,两种工艺在达到反应温度后,均存在升温缓慢的热滞留阶段,约占整个过程的45%～50%;在传统块料工艺中,固相扩散显著影响反应速度,熔炼进程受扩散、反应混合控制,而球团新工艺采用细粉料均匀混合压球,熔炼进程只受反应控制;球团新工艺在炉料均混和热装入炉的双重作用下,生产率可提高11%,且具有以煤代焦和以热代电的能源替代效果.