炭质还原剂的活性也是重要的。目前,氯化炉料都采用石油焦作为还原剂,就其活性而言,石油焦次于褐煤和木炭,而优于无烟煤和焦炭。然而之所以选用这种活性居中的材料作为还原剂,是考虑到它灰分少、纯度最高。此外,试验研究表明,还原剂的活性与其磨细程度有很大关系,即磨得越细,活性越好。
3.4.3.3 炉料的机械强度与孔隙度的影响
在竖式电炉中进行氯化,炉料必须呈块状,而且大小要均一,只有这样,才能使整个料柱中具有良好的透气性,保证氯气沿着炉子的横截面均匀地分布与流动。块度过大,炉料与氯气接触的总表面积要减小;块度过小,料层的透气性又要变差;料块大小不均,依加料方式不同,可能引起料层不同部位透气性不一,结果会导致各处氯化程度不一,这是正常氯化生产所不能允许的。
炉料具有较高的孔隙度,对氯化反应是有利的,因为它可以增加炉料与氯气的接触表面积,以加速氯化过程的进行。
需要特别指出的是,在氯化过程中,要求炉料必须在氯化带1073~1273K的高温下,在承担上层预热、分解带料柱的重力作用下,仍然保持着所要求的块状和孔隙度。为达到这一要求,目前工业上采取三种不同方式对炉料进行加工处理。一是将天然菱镁矿或苛性菱镁矿及还原剂破碎、磨细后,加入沥青作为黏结剂,加压制团,即所谓干团炉料;二是用氯化镁溶液取代上述的沥青黏结剂,使炉料发生水泥性固结,成形后的炉料即所谓水泥炉料;三是将天然菱镁矿和石油焦破碎到一定大小的粒状,便可入炉,称为颗粒氯化炉料。
3.4.3.4 炉料发热值的影响
炉料的发热值,是指单位质量的炉料在氯化反应中所析出的热量。如前所述,有炭参加的氯化反应是放热反应。在竖式炉中,这一热量不但造成了氯化带的高温,而且也是决定整个电炉热工状况的主要热源。而由上下两排电极供电所产生的热量,则属整个电炉的辅助热源。正因为如此,炉料发热值的大小便显得十分重要。炉料的热值过低,不能使氯化带达到应有的温度,则氧化反应的速度、MgO的氯化率及氯气的有效利用率都要下降。炉料的发热值过高,则可能使氯化带温度上升到1273K以上。这样,炉气温度随之升高,导致炉料的上层及表面温度也升高,并造成炉料中的还原剂燃烧。同时,由于氯化镁的蒸气压随温度升高而剧烈升高,大量的MgCl2将挥发,被炉气带出炉外,造成损失。这种挥发损失甚至能够达到生成氯化镁量的30%以上。
炉料的发热值,取决于炉料的组成及其性质。例如,在用天然菱镁矿为原料时,炉料中适量地配入苛性菱镁矿便可相应地提高炉料的发热值。又如炉料的活性高,使得氧化镁的氯化率高,这也能增加炉料的发热值。