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采用動態煅燒爐煅燒碳酸鈣的探討
  


[1]東北大學,沈陽110031 [2]沈陽科技機械工業技術研究所,沈陽110031 遼寧東大粉體工程技術有限公司

  論述了動態煅燒碳酸鈣的煅燒工藝過程及采用動態煅燒裝置所做的工業性實驗,通過實驗表述了采用動態煅燒燒制的制品具有產品容度大、消化快、活性高、煅燒溫度穩定、產品質量穩定等優點,是一種先進的煅燒工藝。

  一、概述

  采用豎窯煅燒碳酸鈣以制取輕鈣,是目前在輕鈣生產中普遍采用的方法,在這種方法的生產過程中,在窯中煅燒碳酸鈣的粒度同煅燒時間相關,煅燒溫度高低同產品質量相關。實踐證實煅燒粒徑越小煅燒溫度越低,煅燒時間越短,煅燒溫度穩定,則產品質量穩定、煅燒后的產品容度大、消化快、活性高。目前對高質量輕鈣的要求越來越高,提供一種符合先進工藝要求的煅燒窯爐至關重要,而對提高產品質量動態煅燒是目前用以輕鈣生產中的一種新型先進煅燒設備。

  二、動態煅燒與豎窯煅燒的工藝性比較

  動態煅燒的工藝過程首先是將碳酸鈣粉碎至120~325目,在煅燒窯頂部將粉磨后的干粉噴入爐內,瞬間實現快速換熱過程,在流動中經數秒鐘后,煅燒過程結束,煅燒完結的物料從塔底排出,進入乳化工序,煅燒產生的二氧化碳氣體及燃燒氣體從塔內排出,進行水洗、脫水工序后,以備碳化應用。按上述工藝流程其煅燒爐內的溫度、石灰石粒度以及煅燒時間是首先考慮的重要因素。理論上碳酸鈣分解溫度在500℃以上,在800℃以上分解的最激烈。在豎窯煅燒中石灰石塊度與煅燒時間取決于石灰的塊度,這是因為石灰的導熱系數小于石灰石,所以石灰石塊度的塊度越大,隨著煅燒的進行,石灰層的表面厚度逐漸增加,導熱系數減小,熱量越難進入石灰石內部,在高溫區必須停留一段時間,達不到停留時間則產生夾心和生燒,超過時間易產生過燒,所以塊度與時間、溫度必須嚴格掌握,才能燒出合格品。石灰石煅燒速度與溫度的關系更為密切,當溫度為900℃時,每小時可燒透石灰石3.3毫米,1000℃時,每小時可燒透14毫米。溫度越高,煅燒速度越快,同時,由于熱量傳入石灰石內部愈深,二氧化碳逸出阻力也愈大,進行反應速度愈慢。動態煅燒和豎窯的煅燒在石灰石的粒度、煅燒時間及溫度的工藝上有顯著差別。動態煅時石灰石粉磨到120目~325目,粒徑為70~40μm,在這種粒徑下,同豎窯比燒透速度可提高到300倍以上,粒徑變小,比表面積增大,熱交換面積增加,煅燒時間僅幾秒到十幾秒時間。由此可見,減小石灰石粒度、增加比表面積對縮短煅燒時間、減少二氧化碳逸出阻力是非常有利的。

  石灰石粒度與煅燒時間關系

  在動態煅燒中還應考慮到的重要因素是煅燒時二氧化碳產量對碳化工藝的影響,做為動態煅燒燃料為油和煤氣,從經濟考慮采用熱煤氣發生爐制造煤氣,燃燒煤生產的熱作為煅燒熱源較為方便經濟,生產1噸氧化鈣需要煤氣500m3~600m3(折合標煤100kg)。燃燒1m3煤氣需要1.1m3~1.2m3標準空氣量,則生產1噸氧化鈣需要標準空氣量1200m3~1300 m3,而生產1噸氧化鈣產生二氧化碳量為386 m3,故生產1噸氧化鈣總抽氣量約1500m3~1600m3。動態煅燒爐產生的氣體經換熱、洗滌后,溫度約50℃,則總排氣量約2000m3,此時二氧化碳濃度約占20~28%,該濃度含量同機械化豎窯濃度相當。

  動態煅燒是連續化操作過程,物料為連續進料和連續排料,在煅燒爐內物料的受熱和煅燒時間是均衡和相等的,而且煅燒溫度極易控制,在這樣狀態下,煅燒的石灰按煅燒工藝要求可達到晶體小,比表面積大、氣孔率高,體積密度小,反應性強,石灰乳產率高,即可生產出活性石灰、在石灰消化時波動小、消化速度快產生灰乳物性良好,可生產出精制超細,活性碳酸鈣產品。

   三、動態煅燒對現有工藝技術的改進與提高

  動態煅燒技術在碳酸鈣煅燒領域的應用,可以提高和穩定石灰石煅燒質量和石灰乳乳化質量,可以實現連續化工業生產,同時對現有的煅燒工藝可進行調整和提高。

  從生產工藝上,動態煅燒爐煅燒石灰石產生的二氧化碳氣體與夾帶的粉塵經分離器分離后進入水洗塔水洗,然后進入氣水分離器,經壓縮機械鼓風機進入碳化工序,從煅燒爐連續排出的石灰粉料可直接進入乳化機,由水洗塔排放的水洗熱水進入乳化機,用熱水及加熱后的石灰粉料進行乳化操作,使乳化速度明顯提高,形成穩定的操作溫度,使消化連續進行,另外由于煅燒后的氧化鈣粒子很小,石灰乳的體積產率隨粒子的大小而變化,當氧化鈣粒子為10毫米時,單位氧化鈣膏體的體積為147厘米3,而當氧化鈣粒子為0.02毫米時,膏體體積可達200厘米3以上,這是因為反應過程中粒度小的氧化鈣較粒度大者總表面積增加之故。

  由前所述,動態煅燒在碳酸鈣生產領域的應用,具有連續穩定的操作工藝,體現出煅燒和乳化工藝的合理搭配性,更重要的是可生產精制碳酸鈣制品,將推動我國碳酸鈣生產工藝進步,使碳酸鈣生產技術進入更高水平。
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