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采用动态煅烧炉煅烧碳酸钙的探讨
  


[1]东北大学,沈阳110031 [2]沈阳科技机械工业技术研究所,沈阳110031 辽宁东大粉体工程技术有限公司

  论述了动态煅烧碳酸钙的煅烧工艺过程及采用动态煅烧装置所做的工业性实验,通过实验表述了采用动态煅烧烧制的制品具有产品容度大、消化快、活性高、煅烧温度稳定、产品质量稳定等优点,是一种先进的煅烧工艺。

  一、概述

  采用竖窑煅烧碳酸钙以制取轻钙,是目前在轻钙生产中普遍采用的方法,在这种方法的生产过程中,在窑中煅烧碳酸钙的粒度同煅烧时间相关,煅烧温度高低同产品质量相关。实践证实煅烧粒径越小煅烧温度越低,煅烧时间越短,煅烧温度稳定,则产品质量稳定、煅烧后的产品容度大、消化快、活性高。目前对高质量轻钙的要求越来越高,提供一种符合先进工艺要求的煅烧窑炉至关重要,而对提高产品质量动态煅烧是目前用以轻钙生产中的一种新型先进煅烧设备。

  二、动态煅烧与竖窑煅烧的工艺性比较

  动态煅烧的工艺过程首先是将碳酸钙粉碎至120~325目,在煅烧窑顶部将粉磨后的干粉喷入炉内,瞬间实现快速换热过程,在流动中经数秒钟后,煅烧过程结束,煅烧完结的物料从塔底排出,进入乳化工序,煅烧产生的二氧化碳气体及燃烧气体从塔内排出,进行水洗、脱水工序后,以备碳化应用。按上述工艺流程其煅烧炉内的温度、石灰石粒度以及煅烧时间是首先考虑的重要因素。理论上碳酸钙分解温度在500℃以上,在800℃以上分解的最激烈。在竖窑煅烧中石灰石块度与煅烧时间取决于石灰的块度,这是因为石灰的导热系数小于石灰石,所以石灰石块度的块度越大,随着煅烧的进行,石灰层的表面厚度逐渐增加,导热系数减小,热量越难进入石灰石内部,在高温区必须停留一段时间,达不到停留时间则产生夹心和生烧,超过时间易产生过烧,所以块度与时间、温度必须严格掌握,才能烧出合格品。石灰石煅烧速度与温度的关系更为密切,当温度为900℃时,每小时可烧透石灰石3.3毫米,1000℃时,每小时可烧透14毫米。温度越高,煅烧速度越快,同时,由于热量传入石灰石内部愈深,二氧化碳逸出阻力也愈大,进行反应速度愈慢。动态煅烧和竖窑的煅烧在石灰石的粒度、煅烧时间及温度的工艺上有显著差别。动态煅时石灰石粉磨到120目~325目,粒径为70~40μm,在这种粒径下,同竖窑比烧透速度可提高到300倍以上,粒径变小,比表面积增大,热交换面积增加,煅烧时间仅几秒到十几秒时间。由此可见,减小石灰石粒度、增加比表面积对缩短煅烧时间、减少二氧化碳逸出阻力是非常有利的。

  石灰石粒度与煅烧时间关系

  在动态煅烧中还应考虑到的重要因素是煅烧时二氧化碳产量对碳化工艺的影响,做为动态煅烧燃料为油和煤气,从经济考虑采用热煤气发生炉制造煤气,燃烧煤生产的热作为煅烧热源较为方便经济,生产1吨氧化钙需要煤气500m3~600m3(折合标煤100kg)。燃烧1m3煤气需要1.1m3~1.2m3标准空气量,则生产1吨氧化钙需要标准空气量1200m3~1300 m3,而生产1吨氧化钙产生二氧化碳量为386 m3,故生产1吨氧化钙总抽气量约1500m3~1600m3。动态煅烧炉产生的气体经换热、洗涤后,温度约50℃,则总排气量约2000m3,此时二氧化碳浓度约占20~28%,该浓度含量同机械化竖窑浓度相当。

  动态煅烧是连续化操作过程,物料为连续进料和连续排料,在煅烧炉内物料的受热和煅烧时间是均衡和相等的,而且煅烧温度极易控制,在这样状态下,煅烧的石灰按煅烧工艺要求可达到晶体小,比表面积大、气孔率高,体积密度小,反应性强,石灰乳产率高,即可生产出活性石灰、在石灰消化时波动小、消化速度快产生灰乳物性良好,可生产出精制超细,活性碳酸钙产品。

   三、动态煅烧对现有工艺技术的改进与提高

  动态煅烧技术在碳酸钙煅烧领域的应用,可以提高和稳定石灰石煅烧质量和石灰乳乳化质量,可以实现连续化工业生产,同时对现有的煅烧工艺可进行调整和提高。

  从生产工艺上,动态煅烧炉煅烧石灰石产生的二氧化碳气体与夹带的粉尘经分离器分离后进入水洗塔水洗,然后进入气水分离器,经压缩机械鼓风机进入碳化工序,从煅烧炉连续排出的石灰粉料可直接进入乳化机,由水洗塔排放的水洗热水进入乳化机,用热水及加热后的石灰粉料进行乳化操作,使乳化速度明显提高,形成稳定的操作温度,使消化连续进行,另外由于煅烧后的氧化钙粒子很小,石灰乳的体积产率随粒子的大小而变化,当氧化钙粒子为10毫米时,单位氧化钙膏体的体积为147厘米3,而当氧化钙粒子为0.02毫米时,膏体体积可达200厘米3以上,这是因为反应过程中粒度小的氧化钙较粒度大者总表面积增加之故。

  由前所述,动态煅烧在碳酸钙生产领域的应用,具有连续稳定的操作工艺,体现出煅烧和乳化工艺的合理搭配性,更重要的是可生产精制碳酸钙制品,将推动我国碳酸钙生产工艺进步,使碳酸钙生产技术进入更高水平。

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