第四章 電石行業

電石又稱碳化鈣，因其主要成分是碳化鈣，其余為游離氧化鈣、碳以及硅、鎂、鐵、鋁的化合物及少量的磷化物、硫化物。是無機化合物，工業品為灰黑色塊狀物，工業用電石純度約為70%至80%，電石行業也就是生產碳化鈣的行業。電石是基本的化工原料，主要用于生產乙炔。寧夏地區電石產能和產量均位居全國第3位，總裝機容量275萬千伏安，區內電石總產能546萬噸，密閉式電石爐占總裝機容量的81%，高于全國平均水平，用其生產的氰氨系列產品總量穩居世界首位。

一、生產原理及主要工藝

工業制取電石原理來自生石灰與含碳原料在高溫反應下生產電石（反應方程式：CaO+3C CaC2+CO↑），電石爐是電石生產的主要設備，它是獲得高溫的最好設備，能量十分集中，能夠為電石生產提供足夠的熱能。按照爐型來分，電石爐可分為開放式電石爐、半密閉式電石爐和全密閉式電石爐。相比于開放式電石爐和半密閉式電石爐，其中全密閉式電石爐性能更為優越。

電石的生產方法有氧熱法和電熱法。一般多采用電熱法生產電石，即生石灰和含碳原料（焦炭、蘭炭①）在電石爐內，依靠電弧高溫熔化反應而生成電石。

電石制取主要生產過程詳解：

圖4-1 電石制取生產過程圖

（1）原料加工。將石灰石用轉窯燒制成生石灰，燒好后進行破碎、篩分，炭材（焦炭、蘭炭）用沸騰爐烘干脫水后進行篩分。

（2）配料。對生石灰和炭材按照一定比例混合配料。

（3）生產電石。通過電爐上端的入口或管道將混合料加入電爐內，在開放或密閉的電爐中加熱至2000℃左右，生石灰與炭材發生反應，大量反應生產碳化鈣，最后將熔化了的碳化鈣從爐底取出。

（4）成品處理。將合格的碳化鈣進行冷卻、破碎，包裝為成品。

二、區內該行業用電特性與電力成本

1．用電特性

（1）石嘴山市地區該行業某110千伏接入用戶分別在春、夏、秋、冬四季中各取一日用電曲線對比圖（見圖4-2）。

圖4-2 某110千伏接入用戶4日用電曲線對比圖

圖4-3 某110千伏接入用戶4日用電曲線對比圖

（2）石嘴山市地區該行業某110千伏接入用戶分別在春、夏、秋、冬四季各取一日用電曲線對比圖（見圖4-3）。

以上為寧夏地區該行業具代表性企業用電曲線，區內電石企業因生產設備不適合隨意啟停，普遍采用24小時生產制度保持全年生產，無峰、谷、平時段不同生產方式，無錯峰生產，24小時生產負荷較為平穩，變化不大。夏季為生產旺季，企業會啟動多臺電石爐同時運行，用電量會上升，部分設備啟停使負荷變化較大。冬季用電量較少，電石爐運行數量減少，負荷較平穩，個別月份為檢修時間，企業會停產或減少生產。常用低壓生產設備有傳輸皮帶電機、泵電機、風機等。高壓生產設備以電石爐為主且用電量最高。

2．用電成本

企業用電占總成本50%至60%，電石爐的用電量占企業生產用電的80%左右。企業主要采用網購電，個別企業有自備電廠。2018年區內規模以上企業電石生產電耗統計為3060.5千瓦時/噸。

三、該行業對環境影響分析

大氣污染是電石行業的主要污染。電石生產企業，從原料石灰石、焦炭進來到電石生成成品出去，始終伴隨著固體破碎、固體分篩和固體運輸等工藝過程，這些過程都會有粉塵產生，帶來污染，電石生成反應時生成的爐氣也帶出粉塵。原材料加工過程、運輸過程中產生的粉塵，會給環境帶來很嚴重的影響，尤其是電石爐尾氣一氧化碳的排放。

四、區內該行業主要原料來源及銷售途徑

1．主要原料來源

主要原料為石灰石與炭類材料，均為外省購進，石灰石主要采購于內蒙古，炭類材料主要采購于陜西。

2．產品銷售途徑

主要產品電石銷往省外化工行業，聚氯乙烯（PVC）生產企業，地區以國內華北、華南、華東為主，部分銷往東南亞。2018年電石售價波動在3000元/噸左右。

①蘭炭：又稱半焦、焦粉，利用精煤燒制而成，是一種新型的碳素材料，以其固定炭高、比電阻高、化學性高、含灰粉低、鋁低、硫低、磷低的特性，以逐步取代冶金焦而廣泛運用于電石、鐵合金、鐵、碳化硅等產品的生產，成為一種不可替代的碳素材料。