Dopo oltre 80 anni di sviluppo, l'industria cinese del carburo di calcio è diventata un'importante industria di materie prime chimiche di base. Negli ultimi anni, spinta dal rapido sviluppo dell'economia nazionale e dalla crescente domanda di carburo di calcio a valle, la capacità produttiva nazionale di carburo di calcio si è espansa rapidamente. Nel 2012, in Cina erano presenti 311 imprese del settore, con una produzione di 18 milioni di tonnellate. Nell'impianto di produzione del carburo di calcio, l'elettrodo è una delle componenti più importanti, in quanto svolge un ruolo fondamentale nella conduzione e nel trasferimento di calore. Nella produzione di carburo di calcio, una corrente elettrica viene immessa nel forno attraverso un elettrodo per generare un arco elettrico; il calore generato dalla resistenza e quello dell'arco vengono utilizzati per rilasciare energia (temperatura fino a circa 2000 °C) per la fusione del carburo di calcio. Il corretto funzionamento dell'elettrodo dipende da fattori quali la qualità della pasta elettrolitica, la qualità del rivestimento dell'elettrodo, la qualità della saldatura, la durata del tempo di rilascio della pressione e la durata del funzionamento dell'elettrodo. Durante l'utilizzo dell'elettrodo, il livello di attenzione dell'operatore deve essere estremamente rigoroso. Un utilizzo imprudente dell'elettrodo può facilmente causare rotture, sia superficiali che gravi, compromettendo la trasmissione e la conversione dell'energia elettrica, deteriorando le condizioni del forno e persino danneggiando macchinari e apparecchiature elettriche, mettendo a rischio la vita degli operatori. Ad esempio, il 7 novembre 2006, una rottura superficiale di un elettrodo si è verificata in un impianto di carburo di calcio nel Ningxia, causando ustioni a 12 operai, di cui 1 deceduto e 9 gravemente feriti. Nel 2009, una rottura superficiale di un elettrodo si è verificata in un impianto di carburo di calcio nello Xinjiang, provocando gravi ustioni a cinque operai.
Analisi delle cause di rottura morbida e dura dell'elettrodo del forno in carburo di calcio
1. Analisi delle cause della rottura superficiale dell'elettrodo del forno in carburo di calcio
La velocità di sinterizzazione dell'elettrodo è inferiore alla velocità di consumo. Dopo aver posizionato l'elettrodo non cotto, questo tenderà a rompersi dolcemente. La mancata evacuazione tempestiva dell'operatore del forno può causare ustioni. Le cause specifiche della rottura dolce dell'elettrodo sono:
1.1 Qualità scadente della pasta per elettrodi ed eccessiva presenza di sostanze volatili.
1.2 La lamiera di ferro del guscio dell'elettrodo è troppo sottile o troppo spessa. Troppo sottile per resistere a grandi forze esterne e alla rottura, causando la piegatura o la perdita del corpo dell'elettrodo e la rottura morbida quando viene premuto; troppo spessa per far sì che il guscio di ferro e il nucleo dell'elettrodo non siano a stretto contatto tra loro e il nucleo può subire una rottura morbida.
1.3 Il guscio di ferro dell'elettrodo è fabbricato male o la qualità della saldatura è scadente, causando crepe, con conseguenti perdite o rotture morbide.
1.4 L'elettrodo viene premuto e inserito troppo frequentemente, l'intervallo è troppo breve oppure l'elettrodo è troppo lungo, causando una rottura morbida.
1.5 Se la pasta per elettrodi non viene aggiunta in tempo, la sua posizione risulterà troppo alta o troppo bassa, causando la rottura dell'elettrodo.
1.6 La pasta per elettrodi è troppo grande, l'applicazione della pasta è disattenta, l'appoggio sulle costole e la posizione sopraelevata possono causare una rottura morbida.
1.7 L'elettrodo non è ben sinterizzato. Quando l'elettrodo viene abbassato e successivamente, la corrente non può essere controllata correttamente, con conseguente sovracorrente, bruciatura dell'involucro dell'elettrodo e rottura dell'elettrodo stesso.
1.8 Quando la velocità di abbassamento dell'elettrodo è superiore alla velocità di sinterizzazione, i segmenti incollati durante la formatura vengono esposti, oppure gli elementi conduttivi stanno per essere esposti, l'involucro dell'elettrodo sopporta l'intera corrente e genera molto calore. Quando l'involucro dell'elettrodo viene riscaldato oltre i 1200 °C, la resistenza alla trazione si riduce al punto da non poter sopportare il peso dell'elettrodo, causando una rottura accidentale.
2. Analisi delle cause della rottura completa dell'elettrodo del forno in carburo di calcio
Quando l'elettrodo si rompe, se il carburo di calcio fuso schizza, l'operatore non ha dispositivi di protezione e la mancata evacuazione tempestiva può causare ustioni. Le cause specifiche della rottura violenta dell'elettrodo sono:
2.1 La pasta per elettrodi di solito non viene conservata correttamente, il contenuto di ceneri è troppo elevato, sono presenti troppe impurità, la pasta per elettrodi contiene troppo poca materia volatile, si verifica una sinterizzazione prematura o una scarsa adesione, causando la rottura dell'elettrodo.
2.2 Rapporti di pasta per elettrodi differenti, basso rapporto di legante, miscelazione non uniforme, scarsa resistenza dell'elettrodo e legante inadatto. Dopo la fusione della pasta per elettrodi, lo spessore delle particelle si delamina, riducendo la resistenza dell'elettrodo e potendo causarne la rottura.
2.3 Si verificano frequenti interruzioni di corrente e l'alimentazione elettrica viene spesso interrotta e ripristinata. In caso di interruzione di corrente, non vengono adottate le misure necessarie, con conseguente formazione di crepe e sinterizzazione degli elettrodi.
2.4 Si accumula molta polvere nell'involucro dell'elettrodo, soprattutto dopo un lungo periodo di inattività, formando uno spesso strato di cenere. Se non viene pulito dopo la trasmissione di corrente, ciò può causare la sinterizzazione e la delaminazione dell'elettrodo, con conseguente rottura definitiva dello stesso.
2.5 Il tempo di interruzione di corrente è lungo e la sezione di lavoro dell'elettrodo non è immersa nella carica e si ossida gravemente, il che può anche causare la rottura dell'elettrodo.
2.6 Gli elettrodi sono soggetti a raffreddamento e riscaldamento rapidi, con conseguenti grandi differenze di sollecitazione interna; ad esempio, la differenza di temperatura tra gli elettrodi inseriti all'interno e all'esterno del materiale durante la manutenzione; la differenza di temperatura tra l'interno e l'esterno dell'elemento di contatto è elevata; il riscaldamento non uniforme durante la trasmissione di potenza può causare rotture rigide.
2.7 La lunghezza di lavoro dell'elettrodo è eccessiva e la forza di trazione è troppo elevata, il che sovraccarica l'elettrodo stesso. Se l'operazione viene eseguita con negligenza, può anche causare una rottura completa.
2.8 La quantità di aria fornita dal tubo portaelettrodo è troppo piccola o assente, e la quantità di acqua di raffreddamento è troppo piccola, il che provoca un eccessivo scioglimento della pasta dell'elettrodo che diventa liquida come l'acqua, causando la precipitazione del materiale carbonioso particolato, compromettendo la resistenza alla sinterizzazione dell'elettrodo e provocandone la rottura.
2.9 La densità di corrente dell'elettrodo è elevata, il che può causare la rottura completa dell'elettrodo.
Contromisure per evitare rotture degli elettrodi morbidi e duri
1. Contromisure per evitare la rottura morbida del forno a carburo di calcio
1.1 Controllare adeguatamente la lunghezza di lavoro dell'elettrodo per soddisfare i requisiti di produzione del carburo di calcio.
1.2 La velocità di abbassamento deve essere compatibile con la velocità di sinterizzazione dell'elettrodo.
1.3 Controllare regolarmente la lunghezza dell'elettrodo e le procedure di rammollimento e indurimento; è possibile anche utilizzare una barra d'acciaio per sollevare l'elettrodo e ascoltarne il suono. Se si sente un suono molto fragile, significa che l'elettrodo è maturo. Se non emette un suono molto fragile, l'elettrodo è troppo morbido. Inoltre, anche la sensazione al tatto è diversa. Se la barra d'acciaio non offre elasticità quando viene rinforzata, significa che l'elettrodo è morbido e il carico deve essere aumentato lentamente.
1.4 Controllare regolarmente la maturità dell'elettrodo (è possibile valutare le condizioni dell'elettrodo tramite esperienza: ad esempio, un buon elettrodo presenta una patina ferrosa di colore rosso scuro; un elettrodo bianco, con crepe interne e senza patina ferrosa visibile, è troppo secco, emette fumo nero, presenta punti neri e bianchi e la qualità dell'elettrodo è scadente).
1.5 Ispezionare regolarmente la qualità della saldatura del guscio dell'elettrodo, una sezione per ogni saldatura e una sezione per l'ispezione.
1.6 Verificare regolarmente la qualità della pasta per elettrodi.
1.7 Durante la fase di accensione e di caricamento, il carico non deve essere aumentato troppo rapidamente. Il carico deve essere aumentato in base al grado di maturazione dell'elettrodo.
1.8 Verificare regolarmente che la forza di serraggio dell'elemento di contatto dell'elettrodo sia adeguata.
1.9 Misurare regolarmente l'altezza della colonna di pasta elettrodica, che non deve essere eccessiva.
1.10 Il personale impegnato in operazioni ad alta temperatura deve indossare dispositivi di protezione individuale resistenti alle alte temperature e agli schizzi.
2. Contromisure per evitare la rottura completa dell'elettrodo del forno in carburo di calcio
2.1 Assicurarsi rigorosamente della lunghezza di lavoro dell'elettrodo. L'elettrodo deve essere misurato ogni due giorni e la misurazione deve essere precisa. Generalmente, la lunghezza di lavoro dell'elettrodo è garantita tra 1800 e 2000 mm. Non è consentito che sia troppo lunga o troppo corta.
2.2 Se l'elettrodo è troppo lungo, è possibile prolungare il tempo di rilascio della pressione e ridurre il rapporto dell'elettrodo in questa fase.
2.3 Verificare rigorosamente la qualità della pasta per elettrodi. Il contenuto di ceneri non deve superare il valore specificato.
2.4 Verificare attentamente la quantità di aria fornita all'elettrodo e la posizione dell'ingranaggio del riscaldatore.
2.5 Dopo l'interruzione di corrente, l'elettrodo deve essere mantenuto il più caldo possibile. L'elettrodo deve essere ricoperto con un materiale per impedirne l'ossidazione. Il carico non deve essere aumentato troppo rapidamente dopo il ripristino dell'alimentazione. In caso di interruzione di corrente prolungata, passare all'elettrodo di preriscaldamento elettrico di tipo Y.
2.6 Se l'elettrodo si rompe più volte di seguito, è necessario verificare se la qualità della pasta dell'elettrodo soddisfa i requisiti del processo.
2.7 Dopo l'applicazione della pasta, il cilindro dell'elettrodo deve essere coperto con un coperchio per evitare che vi cada della polvere.
2.8 Il personale impegnato in operazioni ad alta temperatura deve indossare dispositivi di protezione individuale resistenti alle alte temperature e agli schizzi.
Insomma
La produzione di carburo di calcio richiede una solida esperienza. Ogni forno per la produzione di carburo di calcio presenta caratteristiche specifiche che variano nel tempo. L'azienda dovrebbe quindi sintetizzare le esperienze positive maturate nel processo produttivo, rafforzare gli investimenti nella sicurezza sul lavoro e analizzare attentamente i fattori di rischio di rottura (sia per flessione che per flessione) degli elettrodi del forno. È fondamentale disporre di un sistema di gestione della sicurezza degli elettrodi, di procedure operative dettagliate, di una formazione professionale intensiva per gli operatori, dell'utilizzo rigoroso di dispositivi di protezione individuale (DPI) conformi alle normative, della predisposizione di piani di emergenza e di esercitazioni di emergenza, nonché dello svolgimento di esercitazioni periodiche, al fine di controllare efficacemente gli incidenti nei forni per la produzione di carburo di calcio e ridurre le relative perdite.
Data di pubblicazione: 24 dicembre 2019