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