Производство комовой негашеной извести
1. Исходные данные
Производство комовой негашёной извести в шахтных печах
1. Производительность , м3/год 60000
2. Используемые материалы Известняк ракушечник
3. Максимальная крупность
сырья Дmax, мм 500
4. Фракция готового продукта 80-120
1-2 Вводная часть
Строительной воздушной известью называется продукт, получаемый из
известковых и известково-магнезиальных карбонатных пород обжигом их
до возможно полного удаления углекислоты и состоящий преимущественно
из оксида кальция. Содержание примесей глины, кварцевого песка и т. д. в
карбонатных породах не должно превышать 6 - 8 %. При большем количестве
этих примесей в результате обжига получают гидравлическую известь.
Воздушная известь относится к классу воздушных вяжущих: при обычных
температурах и без добавок пуццолановых веществ она твердеет лишь в
воздушной среде.
Различают следующие виды воздушной извести: известь негашеную
комовую; известь негашеную молотую; известь гидратную (пушонку);
известковое тесто.
Известь негашеная комовая представляет собой смесь кусков
различной величины. По химическому составу она почти полностью состоит
из свободных оксидов кальция и магния с преимущественным
содержанием
СаО. В небольшом количестве в ней могут присутствовать неразложившийся
карбонат кальция, а также силикаты, алюминаты и ферриты кальция и
магния, образовавшиеся во время обжига при взаимодействии глины и
кварцевого песка с оксидами кальция и магния.
Известь негашеная молотая - порошковидный продукт тонкого
измельчения комовой извести. По химическому составу она подобна комовой
извести.
Гидратная известь - высокодисперсный сухой порошок, получаемый
гашением комовой или молотой негашеной извести соответствующим
количеством жидкой или парообразной воды, обеспечивающим пере-
ход оксидов кальция и магния в их гидраты. Гидратная известь
состоит преимущественно из гидроксида кальция Са(ОН)2, а также
гидроксида магния Mg(OH)2 и небольшого количества примесей (как правило
карбоната кальция).
Качество воздушной извести оценивается по разным показателям,
основным из которых является содержание в ней свободных оксидов кальция и
магния (активность извести). Чем выше их содержание, тем выше качество
извести.
Исходными материалами для производства воздушной извести
являются многие разновидности известково - магнезиальных карбонатных
пород (известняки, мел, доломитизированные известняки, доломиты и
др.), Все
они относятся к осадочным породам и широко распространены на
территории нашей страны. В состав известняков входят углекислый кальций
СаСО3, и небольшое количество различных примесей (глина, кварцевый
песок, доломит, пирит, гипс и др.).
Теоретически карбонат кальция состоит из 56% СаО и 44% СО2. Он
встречается в виде двух минералов - кальцита и арагонита.
Чистые известково-магнезиальные породы - белого цвета, однако они часто
бывают окрашены примесями оксидов железа в желтоватые, красноватые,
бурые и тому подобные тона, а углистыми примесями - в серые и даже
черные цвета. Количество и вид примесей к карбонатным породам,
размеры частиц примесей, а также равномерность распределения их в
основной массе в большой степени отражаются на технологии
производства извести, выборе печей для обжига, оптимальной температуре
и продолжительности обжига, а также на свойствах получаемого продукта.
Обычно чистые и плотные известняки обжигают при 1100 - 1250 ?С. Чем
больше карбонатная порода содержит примесей доломита, глины, песка и т. п.,
тем ниже должна быть оптимальная температура обжига (900 - 1150 ?С) для
получения мягкообожженной извести. Такая известь хорошо гасится водой и
дает тесто с высокими пластичными свойствами.
Примеси гипса нежелательны. При содержании в извести даже около
0,5 - 1 % гипс сильно снижает пластичность известкового теста. Значительно
влияют на свойства извести железистые примеси (особенно пирит), которые уже
при 1200?С и более вызывают образование в, процессе обжига легкоплавких
эвтектик, способствующих интенсивному росту крупных кристаллов оксида
кальция, медленно реагирующих с водой при гашении
извести и вызывающих явления, связанные с понятием «пережог».
Физико-механические свойства пород также отражаются на технологии
извести. Для обжига в высоких шахтных печах пригодны лишь те породы,
которые характеризуются значительной механической прочностью
(прочность на сжатие не менее 20 - 30 МПа). Куски породы должны быть
однородными, неслоистыми; они не должны рассыпаться и распадаться на
более мелкие части во время нагревания, обжига и охлаждения.
Рассыпаться во время обжига склонны крупнокристаллические известняки,
состоящие из кристаллов кальцита размером 1 - 3 мм. Мягкие разновидности
известково-магнезиальных пород (мел и т. п.) надо обжигать в печах, в
которых материал не подвергается сильному измельчению (вращающиеся и др.).
1-3 Теоретические основы процесса
Производство комовой негашеной извести состоит из следующих основных
операций: добычи и подготовки известняка, подготовки топлива и обжига
известняка.
Известняки добывают обычно открытым способом в карьерах.
Плотные известково-магнезиальные породы взрывают. Для этого вначале
с помощью станков ударно-вращательного (при твердых породах) или
вращательного бурения (при породах средней прочности) бурят скважины
диаметром 105 - 150 мм глубиной 5 - 8 м и более на расстоянии 3,5 -
4,5 м одна от другой. В них закладывают надлежащее количество
взрывчатого вещества (игданита, аммонита) в зависимости от
прочности породы, мощности пласта и требуемых габаритов камня.
Наблюдающаяся иногда неоднородность залегания известняков в
месторождениях (по химическому составу, прочности, плотности и т. п.)
обусловливает необходимость выборочной разработки полезной породы.
Выборочная добыча известняка повышает стоимость продукта, поэтому при
определении технической и экономической целесообразности разработки
тех или иных месторождений необходимы тщательные геологоразведочные
изыскания.
Полученную массу известняка в виде крупных и мелких кусков
погружают в транспортные средства обычно одноковшовым экскаватором. В
зависимости от расстояния между карьером и заводом известняк
доставляют на завод ленточными конвейерами, автосамосвалами,
железнодорожным и водным транспортом.
Высококачественную известь можно получить только при обжиге
карбонатной породы в виде кусков, мало различающихся по размерам. При
обжиге материала в кусках разного размера получается неравномерно
обожженная известь (мелочь оказывается частично или полностью
пережженной, сердцевина крупных кусков - необожженной). Кроме того, при
загрузке шахтных печей кусками разного размера значительно
увеличивается степень заполнения печи, а следовательно, уменьшается
газопроницаемость материала, что затрудняет обжиг.
Поэтому перед обжигом известняк соответствующим образом
подготавливают: сортируют по размеру кусков и, если необходимо, более
крупные негабаритные куски дробят.
В шахтных печах наиболее целесообразно обжигать известняк раздельно
по фракциям 40 - 80, 80 - 120 мм в поперечнике, а во вращающихся печах -
5 - 20 и 20 - 40 мм.
Так как размеры глыб добытой горной породы нередко достигают
500 - 800 мм и более, то возникает необходимость дробления их и
сортировки всей полученной после дробления массы на нужные фракции. Это
осуществляется на дробильно-сортировочных установках, работающих по
открытому или замкнутому циклу с использованием щековых, конусных и
другого типа дробилок. Дробить и сортировать известняк целесообразно
непосредственно на карьере и доставлять на завод лишь рабочие фракции.
Обжиг - основная. технологическая операция в производстве воздушной
извести. При этом протекает ряд сложных физико-химических процессов,
определяющих качество продукта. Цель обжига - возможно более полное
разложение (диссоциация) СаСО3 и МgСО3•СаСО3, на СаО, МgO и СО2 и
получение высококачественного продукта с оптимальной микроструктурой
частичек и их пор.
Если в сырье есть глинистые и песчаные примеси, то во время обжига
между ними и карбонатами происходят реакции с образованием силикатов,
алюминатов и, ферритов кальция и магния.
Реакция разложения (декарбонизация) основного компонента известняка
- углекислого кальция идет по схеме: СаСО3?СаО+СО2. Теоретически на
декарбонизацию 1 моля СаСО3 (100 г) расходуется 179 кДж или 1790 кДж на
1 кг СаСО3. В пересчете на 1 кг получаемого при этом СаО затраты равны
3190 кДж.
Продолжительность обжига определяется также размером кусков
обжигаемого продукта. Для увеличения производительности известеобжигающих
печей и снижения пережога поверхностных слоёв кусков желательно в
допустимых пределах уменьшения их размеров. При обжиге кусков различной
крупности режим процесса определяют исходя из времени, необходимого для
обжига кусков средних размеров.
Основное различие в технологиях производства комой негашеной извести –
в способе обжига.
1-4 Выбор и описание технологической схемы производства
Вращающиеся печи для обжига извести позволяют получать мягкообожженную
известь высокого качества из известняка и мягких карбонатных пород
(мела, туфа, ракушечника) в виде мелких кусков. Вращающиеся печи
допускают возможность полной механизации и автоматизации процесса
обжига. Наконец, в них можно применять все виды топлива -
пылевидное твердое, жидкое и газообразное.
Расход условного топлива во вращающихся печах значителен и
достигает 25 - 30% массы извести, или 6700 - 8400 кДж на 1 кг.
Недостатки вращающихся печей - большой расход металла на 1 т
мощности, повышенные капиталовложения и значительный расход
электроэнергии.
Для обжига извести применяют вращающиеся печи длиной 30 - 100 м,
диаметром 2 - 4 м, с углом наклона 3 - 4? и частотой вращения 0,5 - 1,2
об/мин. Удельная суточная производительность их достигает 500 - 700
кг/м3 в расчете на полный объем обжигательного барабана. С увеличением
длинны печей производительность их возрастает, а расход топлива снижается.
Для уменьшении расхода топлива на обжиг извести во вращающихся
печах и для утилизации теплоты газов, выходящих из печей с температурой
750 - 800?С, при меняют разные способы. В частности, за печами ставят
нагреватели, в которые направляют предназначенный для обжига кусковой
материал. Отсюда с температурой 500 - 800?С он поступает во
вращающуюся печь, а из нее в холодильник. При таком способе работы печи
расход теплоты на обжиг снижается до 4бОО - 5030 кДж/кг извести.
Применяют самые разные представляющие собой сочетание шахтной печи
диаметром до 6 - 8 м с вращающейся печью диаметром около 2,5 м. При
этом мелкокусковой фракционированный известняк обжигается на 80% в
шахте с применением кокса и окончательно - во вращающейся печи.
Суточная производительность подобной установки достигает 400 - 500 т
при затрате теплоты около 4200 кДж/кг.
В последние годы ведется интенсивная разработка способов и
установок, предназначенных преимуществен но для получения извести из
мелкокусковых и даже пылевидных материалов. Такие способы позволяют
не только использовать мелочь, но и резко интенсифицировать процесс
обжига и увеличить удельную производительность установок.
Обжиг известняка в кипящем слое по технико-экономическим показателям
характеризуется высоким съемом и повышенным расходом топлива - 4600 -
5480 кДж на 1 кг извести. Обжиг материала в условиях кипящего слоя высотой
до 1-1.2 м длится 10-15 мин. Работа этих печей легко поддаётся полной
автоматизации.
Применение в известковой промышленности установых для обжига карбонатных
пород в кипящем слое позволяет рационально использовать большие количества
мелких фракций сырья , образующихся обычно на карьерах, а также на заводах,
оборудованных шахтными печами и даже вращающимися печами. Недостатком этих
Страницы: 1, 2
|