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氧化钙干法消化成氢氧化钙过程分析

日期:2020-01-14点击数:90赞数:0

氢氧化钙的基本知识




1、氢氧化钙的概念




氢氧化钙是一种白色粉末状固体。由氧化钙加水消解而成。化学式Ca(OH)2,俗称熟石灰、消石灰,水溶液称作澄清石灰水。是一种白色粉末状固体,微溶于水。氢氧化钙具有碱的通性,是一种强碱。氢氧化钙是二元强碱,但微溶于水。氢氧化钙在工业中有广泛的应用。




氢氧化钙的生产消化有2种方法:湿法、干法。这里研究的是干法生产氢氧化钙的消化过程。




氧化钙与水消化越完全,氢氧化钙的转化率越高。这是因为氧化钙遇水后,首先进行吸水,形成中间产物水合钙(CaO·2H2O),再经转化反应(CaO·2H2O→Ca(OH)2),生成氢氧化钙。水分子与氧化钙晶体发生的水化反应,会产生一定的体积膨胀和体积增大,这是因为石灰与水拌合后,反应产物的转移速度小于水化反应速度的结果。氧化钙在转化为氢氧化钙粉末过程中,外观体积增大。


 


石灰和氢氧化钙的反应式:








2、常用的概念和参数




(1)石灰石含98%碳酸钙




——以原料表示。


——说明原料的纯度,为98%,其余存在2%的杂质。




(2)以52%氧化钙来表示




——以产物来表示。


——说明该原料煅烧后的产物量。也就是1公斤这种石灰石充分煅烧后,能得到0.52公斤的产品石灰CaO。


——52%氧化钙可能是总钙,也可能是有效钙。实际看煅烧程度。


——石灰中氧化钙含量,如含量91%,就是说一吨石灰中有0.91吨是氧化钙,0.09吨是杂质。




(3)有效氧化钙




——在氧化钙中能有效转化为氢氧化钙的氧化钙。生烧部分在消化过程中不能转化为氢氧化钙,仍然为碳酸钙形式的寄存的氧化钙。


——石灰含氧化钙是92%,有效氧化钙是90%。那么说明理论上转化成氢氧化钙的是90%。




3、生产计算氢氧化钙




氧化钙生产氢氧化钙的反应式:














例:计算一吨石灰氧化钙含量是91%,石灰有效氧化钙含量是90%,这样的石灰0.5吨能生产多少吨氢氧化钙(理论值)?




解:




1)计算0.5吨石灰中含有多少有效氧化钙




      0.5吨×90%(有效氧化钙)=0.45吨




(2)计算转化氢氧化钙








0.5吨石灰有效氧化钙含量是90%能生产0.5946吨氢氧化钙。




02




氧化钙干法消化成氢氧化钙




1、计算理论消化用水




例:计算一吨石灰氧化钙含量是91%,石灰有效氧化钙含量是90%,这样的石灰0.5吨需要多少吨水(理论值)?




解:




(1)计算0.5吨石灰中含有多少有效氧化钙




      0.5吨×90%(有效氧化钙)=0.45吨




(2)计算需要用水








0.5吨石灰有效氧化钙含量是90%需要0.1446吨水才可以完全消化。




2、干法消化




(一)消化  




目前干法消化一般采用消化器进行消化,有单级螺旋和多级螺旋组成在一个密封容器内。通过螺旋一段进料,中间段按比例加水反应消化。










▲氢氧化钙在螺旋状态




(1)进料端,就是石灰颗粒进入螺旋的一段。长度约为1米到1.5米。




(2)加水混合段,就是水和石灰颗粒表面接触的一段。长度约是2到3米。




(3)消化反应段,这段长度越长效果越好,容积越大反应时间越充分,消化效果越好。




(二)配套设施




(1)消化器一般配置脉冲除尘器,石灰消化转化为氢氧化钙的过程中一般会产生大量的蒸汽夹带灰尘。采用耐水耐温耐油三防滤袋就可以。




(2)加水装置,分为人工控制或自动智能控制。




(3)自动化控制,包括进料进水比例自动控制,温度显示,电流与消化反应关系等。




3、干法消化形成




石灰氧化钙进入螺旋后,和水(热水)混合,使每个石灰氧化钙颗粒表面和水充分接触。氧化钙和水反应释放热量,由石灰初期和水接触期间的抱团,到发热散开。在螺旋作用下,水和石灰颗粒迅速混合、迅速发生水热反应,加速氧化钙转化为氢氧化钙。氧化钙和水反应温升非常快,短在几秒,长在数十秒钟温升至100度以上,颗粒变成粉末夹带颗粒呈沸腾状态。在螺旋输送和翻滚作用下,氧化钙逐步转化成为氢氧化钙。








03影响氧化钙干法消化成氢氧化钙的因素




1、石灰颗粒大小




石灰颗粒越小越好,颗粒小,比表面积大。和水接触面积大,能加速反应速度,对温度,粉化起到相互作用。试验数据实测10mm以细的颗粒在65秒钟内温度升至摄氏100度。




2、水热反应用水源




氧化钙转化氢氧化钙主要用水源,使用50度热水试验数据实测在60秒钟内温度升至摄氏110度。




3、加水量与石灰比例




本文前部分已经有计算理论用水例子,在生产实际应用中,用水量大于理论计算量。一是水分蒸发,二是水分正常损耗,三是有效吸水率。一般水灰比例在35—60%:灰(重量比)。参照HG/T4120-2009标准,90级氢氧化钙水分含量不允许超过2%,95级氢氧化钙是1%,96级氢氧化钙是0.6%。




4、加水的适宜时机




加水时机应该是利用石灰颗粒与水没有发生转化反应,而迅速把水分布且均匀包覆到石灰颗粒上去。石灰颗粒与水反应发生粉化时候,石灰表面温度已经到达100度以上。这个时候,再加水是没有效果。水遇上物料温度在100度以上,马上转化成水蒸气排走。




5、搅拌速度




搅拌速度在加水段务必要低速,是在10r/min以下。




6、物料停留时间




停留时间越长越好,氧化钙含量90%以上,在相应比例水灰比例下,消化停留时间在90min细度小于200目的比例应该是80%到90%之间。消化停留时间在150min细度小于200目的比例应该是90%到95%之间,甚至到96以上。




7、反应温度




反应温度越高越好,温度高螺旋阻力小。物料呈沸腾状态。氧化钙粉化更均匀,转化成氢氧化钙比例更高,细度更好。


04氧化钙干法消化成氢氧化钙常见的操作要点




1、消化时的空载与负载电流区别




消化器搅拌轴空载时的应该是额定电机电流的30—40%,负载运行电流不能超过60%。负载电流低说明石灰消化状态好,呈沸腾状态阻力小。所以电流低。




电流超出额定电流60%可能有以下原因:




加水比例偏高或过低,不是石灰所需要的水分比例。


石灰中生烧比例过高,消化前的破碎料过大。


加料比例过多。


加水时机不宜太早,应该在消化器螺旋加水段填满石灰颗粒后才能加水。


消化螺旋内有上次开机残留的生烧石灰等颗粒物或生烧石灰等颗粒过多。




2、消化时温度高低区别




(1)温度高,该批次石灰品质高,加水比例适宜。加水比例过高或过低温度都不是很高的。




(2)温度高时,相对螺旋运行电低。




(3)温度高时,消化出来氢氧化钙的产品水分都在标准范围之内。




3、通过消化螺旋运行电流和温度判断消化转化氢氧化钙的技巧




(1)一级消化,加料量在大生产的50%开始。螺旋负载一般在电机额定电流50%左右,进入加水段,加水后额定电流一直维持在50%范围。随着石灰和水逐步反应,石灰颗粒开始粉化,温度升至100度,反应段呈沸腾状态。加料大量不能超过额定电流的70%。




加石灰量在设定能力的50%,电流超过50%,是加水比例过大,应降低加水比例。


观察温度升至高点,是灰与水比例为佳。水比例少了,温度不高。


一级消化运行电流空载与负载相差约为10—15%左右。空载和石灰颗粒进入螺旋时变化不大,加水时开始瞬间电流升高,随着石灰颗粒反应粉化温度升至100℃开始,电流接近空载电流值。然后,逐步石灰颗粒加至生产设定值,额定电流上升到额定电流的60%—70%。




(2)二、三级消化。二级温度比一级高2—3℃。三级比二级低1—2℃,三级比一级高。电流也是二级高,三级低。




二级温度在三级消化器中是很高,说明符合常规。物料在一级开始反应,二级继续加速反应,三级反应基本完全,温度逐渐降低。


电流也侧面说明一个问题,反应和转化完全。氢氧化钙在生成过程中呈流水和沸腾状态,其阻力和负荷体现通过电流、温度变化表现。




(3)运行电流稳定,说明控制进料量、灰水比例在好的状态范围之内。




(4)温度始终保持在一个高位上,说明该批次石灰品质比较好。温度整体偏低,说明石灰过烧、生烧、杂石比较多。








05


氧化钙干法消化成氢氧化钙难点




1、石灰的氧化钙含量与生产氢氧化钙好的方案。








2、石灰氧化钙含量低,要生产氢氧化钙含量高,适宜加快消化时物料流动速度。保留在标准范围内允许的氧化钙含量,相应提高氢氧化钙的含量。




3、石灰含量高,而细度达不到要求时,要有针对性增加加水的比例,同时控制物料在消化器的停留时间延长。




4、在生产过程中,要时刻留意石灰的变化情况:生烧石灰比例多,要及时降低加水量。过烧石灰要适当增加加水量。




在消化过程中要做到:勤观察、多分析。做到兼顾产品质量又要保证产能大化。
下一条:氧化钙的用途

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