炭化カルシウムの主成分は炭化カルシウム(CaC₂)ですが、製造現場の観点から見ると、工業用炭化カルシウムはCaC₂のみで構成されているわけではありません。石灰や炭素質原料から混入する関連物質、電気炉内での高温反応、そしてその後の粉砕、ふるい分け、搬送、包装といった工程によって、最終製品に微量の物質が混入する可能性があります。
ガス発生量は重要ですが、炭化カルシウムの品質を評価する唯一の基準ではありません。ガス発生量が基準を満たしているからといって、不純物が少ないとは限りません。フェロシリコン、硫黄やリンを含む化合物、炭素棒の破片、粉塵などは、それぞれ異なる経路で生成されるため、当然ながら全てを同じように扱うことはできません。
フェロシリコンはどのようにして炭化カルシウムに混入するのか?
炭化カルシウムの製造には、石灰と炭素質原料が必要です。原料中の二酸化ケイ素、酸化鉄、その他の鉱物成分が電気炉に入ると、高温還元環境下でケイ素と鉄を含む物質が生成されます。これらの物質の一部はフェロシリコン介在物となり、炉の装入物または最終製品に混入します。
フェロシリコンはアセチレンを生成しませんが、最終製品の重量を増加させ、顧客が使用した後に残る反応残留物を増やす可能性があります。TYWHは、材料が製造ラインを通過する際に、1,500Wの電磁石を使用してフェロシリコンを吸引除去します。製造現場では、材料が連続的に前進する様子が確認でき、磁性異物が材料の流れから分離されます。これは、製品がドラム缶に詰められた後に異物を処理するよりも直接的な方法です。
しかし、言うは易く行うは難しで、100%除去は現実的ではありません。フェロシリコンはサイズ、形状、磁性が様々で、粒子が細かすぎたり、炭化カルシウムの塊に埋め込まれていたりすると、分離がより困難になります。当社では、より効果的な処理方法を模索中です。この分野で実績のある生産技術者や品質技術者の方々がいらっしゃいましたら、ぜひTYWHと意見交換や議論にご参加ください。
H₂SとPH₃乾燥した炭化カルシウム内部にガスが「隠されている」のではないか?
原料中の硫黄およびリン含有成分が電気炉内で反応すると、硫化カルシウムやリン化カルシウムなどの化合物が生成されることがあります。乾燥状態では、これらの化合物はH₂SやPH₃として直接放出されることはありません。炭化カルシウムが水と接触してアセチレンを生成する際に初めて、これらの化合物が反応に関与し、硫化水素とホスフィンを放出します。
これは、管理措置を上流工程まで拡大する必要がある理由も説明しています。原材料の組成と炉の状態によって基準値が決定され、アセチレンガス試験によって最終結果が検証されます。TYWHは連続生産中、週2回、以下の管理限界値で試験を実施しています。
この検査頻度は、現在の中国国家規格で定められている炭化カルシウムの最低検査頻度よりも高く、原材料の変動や炉の状態変化によって生じるデータのずれをより早期に検出できる。TYWHの現行基準は、中国の業界標準よりも厳格である。
カーボンロッドの破片を手作業で取り除く必要があるのはなぜですか?
電気炉の運転中、炭素電極は高温、アーク放電、機械的力に継続的にさらされるため、炭素棒や電極の破片が生じる場合がある。フェロシリコンとは異なり、これらの破片は磁気分離では除去できないため、電磁石だけでは効果的に処理できない。
TYWHは、目に見える炭素棒の破片を手作業で除去します。手作業による選別はやや伝統的な方法に聞こえるかもしれませんが、形状が不規則でサイズが大きく異なる非磁性異物を扱う場合、人間の判断は依然として直接的かつ効果的です。電磁石はフェロシリコンを引き寄せ、作業員は炭素棒の破片を識別します。これら2つの方法を同じ制御チェーン内で組み合わせることは、実際の生産現場の状況により合致しています。
粉塵は粉砕および選別作業の状態を反映する
粉砕、ふるい分け、搬送、ドラム缶充填の各工程における粒度管理。微粉が過剰に混入すると製品重量が増加するだけでなく、生産上の問題を引き起こす可能性もあります。
TYWHは、各バッチごとにドラム缶表面の粉塵を抜き取り検査し、粉塵含有量を1%以下に管理しています。また、同じバッチについて、ドラム缶内部の目視可能な不純物検査も実施し、フェロシリコン、カーボンロッドの破片、その他の異物の有無を確認することで、バッチ全体を通して安定した品質を確保しています。
ガス発生量テストも重要なステップです
ガス発生量は、炭化カルシウム中の有効CaC₂濃度を直接反映します。TYWHは、GB/T 10665—2004に規定された方法に従って試験を実施しています。社内サンプリング基準は、製品1トンあたり、また各製品の粒度仕様ごとに15kgを採取して検査することです。
主な仕様と現在のガス収量制御値は以下のとおりです。
上記のガス収量値はすべて、以下の基準条件に基づいています。 20℃、101.3kPa試験担当者は、環境変化が結果に影響を与えるのを防ぎ、異なるバッチのデータを比較できるように、温度、気圧、ガス量を同時に記録します。
検査に合格した後でも、製品はそのまま積み込むことはできません。TYWHは、製造現場、製造中、積み込み前の3つの段階で包装ドラムの外観検査を実施しています。担当者は、ドラム本体、ドラム蓋、密封状態、目に見える損傷などを検査します。結局のところ、ドラムの中に良質な製品が入っていることはあくまでも基礎に過ぎません。輸送中に包装の密封が破れてしまうと、最高品質の炭化カルシウムであっても、元の状態を維持することは困難になります。