Обжиг известняка

Вращающиеся печи позволяют получать мягкообожженную известь высокого качества из мелкокускового известняка и из мягких карбонатных пород (мела, туфа, известняка-ракушечника), которые нельзя обжигать в шахтных печах из-за склонности этих материалов к «зависанию» в шахте, приводящему к нарушению технологии обжига.

Длина известеобжигательных вращающихся печей составляет 30 — 100 м при диаметре 1,8 — 3 м, производительность достигает 400 — 500 т/сут., что в 2-4 раза выше, чем у шахтных печей. Одно из важнейших технологических преимуществ обжига извести во вращающихся печах — малое время прохождения материала от места загрузки до выхода из печи, что обеспечивает оперативность управления процессом. Вращающиеся печи обеспечивают компактность технологической схемы, позволяют автоматизировать процесс и снизить капитальные затраты на строительство цехов. Во вращающихся печах может быть получена известь высокого качества обжигом при средних и достаточно высоких температурах. Из-за малого времени пребывания материала в печи, опасность пережога в них минимальна. При этом известь значительно более однородна по составу и содержит меньше примесей. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Схема обжига молотого известняка во вращающейся печи

Значительно снижает  качество комовой извести наличие  в ней негасящихся кусков (недожог) и кусков, гасящихся медленно (пережог), которые могут образоваться из-за неравномерного распределения температур в известеобжигательных печах или неравномерного содержания в сырье примесей (например, углекислого магния).

Негашеную комовую  известь нельзя непосредственно  использовать в качестве вяжущего, ее требуется дополнительно измельчать либо размолом на мельницах (получается негашеная молотая известь), либо гашением водой (гашеная известь).

Для облегчения помола в мельнице комовую известь предварительно дробят до зерен размером 15 — 20 мм. Помол осуществляют обычно в шаровых одно- и двухкамерных мельницах, но возможно применение также валковых и роликовых мельниц, а при необходимости получения очень тонкого порошка используют вибромельницы.

Наряду с бездобавочной известью выпускают также известь с активными минеральными добавками (золы, шлаки), в последнем случае их вводят в мельничный агрегат, где происходит совместное измельчение и одновременно перемешивание.

Тонкость помола негашеной извести оказывает  существенное влияние на ее свойства, особенно при наличии «пережога».

В соответствии с  требованиями ГОСТ негашеную известь  следует измельчать до тонкости, при  которой остаток при просеивании  пробы через сита № 02 и № 008 должен быть соответственно не более 1,5 и 15%. Обычно заводы выпускают известь, характеризующуюся  остатками на сите № 008 до 2-7%, что  примерно соответствует удельной поверхности 3500-5000см /г.  
 
 
 
 

  Физико-химические основы процесса обжига карбонатного сырья

Известь и диоксид  углерода получают путем обжига карбонатного сырья при 1200 ◦С по реакции:

CaC= + – 158.7 кДж                                                            (1)

Теплота реакции (1) при  нормальном давлении и температуре 0◦С равна – 178 кДж. Константа равновесия реакции определяется только концентрацией

  в газе.

Равновесное парциальное  давление ,согласно правилу фаз, определяется одной независимой переменной-температурой, т к эта система, имея три фазы и два независимых компонента, моновариантна. Также эта величина может зависеть и от твердости исходного сырья, степени дисперсности кристаллов и CaC и других факторов. В связи с этим температура разложения природных карбонатов может бвть различна.

Процесс разложения CaC может протекать только в том случае,если равновесное давление при данных условиях будет превышать давление диоксида углерода в газовой фазе. В известково-обжигательной печи в процессе обжига максимальное парциальное давление   в печном газе достигает 40 кПа (300мм РТ ст). При таком давлении разложение известняка начинается только при температуре около 840  ◦С. Однако такая начальная температура разложения достигается практически только поверхностным слоем кусков известняка, откуда выделяющийся диоксид углерода может уноситься потоком газов, омывающих куски. По мере продвижения границы разложения вглубь куска удаление  СО2 из его внутренних частей затрудняется, и практически для его полного разложения необходимо иметь давление СО2 над поверхностью неразложенной внутренней части куска, равное примерно 10.1*Па. Тогда температуру, необходимую для разложения внутренней части кусков мела или известняка, практически следует увеличить до 900 ◦С. Таким образом, в зоне обжига известково-обжигательной печи, где протекает термическое разложение известняка, нижний предел температуры равен 900 ◦С. Эту температуру можно принять как минимальную на входе и выходе шихты из зоны обжига. 
 
 

5. Технологическая  схема процесса  обжига известняка 

 

Карбонатное сырье поступает в известковые печи в вагонетках 4 по воздушной канатной дороге или с помощью других подъемных механизмов. В шихтном отделении в каждую вагонетку добавляют перед подачей в печь топливо, масса которого измеряется весовым дозатором. Полученную шихту загружают в печь 6 специальным загрузочным механизмом 5. Известь выгружается из печи механизмом 9 и далее с помощью кольцевого ковшового транспортера 7 доставляется в бункера 8. Один из бункеров служит для хранения запаса извести, из другого известь дозируется для приготовления известкового молока. Воздух, необходимый для горения топлива, подается в печь вентилятором высокого давления.  Образующийся в печах газ поступает в общий коллектор 3. Здесь оседают наиболее крупные частицы пыли. Газоход обычно имеет уклон или зигзагообразную форму, в его нижних изломах находятся штуцеры или пылесборники, через которые и удаляется осевшая пыль. Для охлаждения и очистки от пыли газ из коллектора поступает сначала в промыватель газа известковых печей 2 , а затем в скрубберную часть электрофильтра 1. Скрубберная часть электрофильтра  обычно заполнена деревянной хордовой насадкой. В промывателе газ охлаждается и освобождается от грубой пыли и части водных паров, которые при охлаждении конденсируются. После дополнительной промывки газа в скрубберной части электрофильтра происходит тонкая очистка газа от пыли и мельчайших частиц влаги- тумана. Охлажденный и очищенный газ затем поступает в компрессоры и нагнетается в карбонизационные колонны.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Расчет  материального баланса  станции обжига известняка

Исходные  данные.

Состав известняка (% масс.)

CaC                            91.5

MgC                          2.5

O                               1.8

Si                                1.3

                            1.0

                             0.7

Состав кокса (% масс.) :

С                                      87

Зола                                9

O                               4

Дополнительные  данные:

Степень обжига CaC ,ϒ( в %)                                                  93

Неполнота сгорания углерода кокса ( в %)                                 1.1

Степень сгорания углерода кокса до С ( в %)                        97.4

Степень сгорания углерода кокса до СО ( в %)                          1.5

Коэффициент избытка  воздуха                                                   1.05

Относительная влажность  воздуха  ( в %)                               75

Температура поступающего воздуха (◦С)                                     16

Температура отходящих  газов (◦С)                                                 118

Температура выгружаемой  извести (◦С)                                       50

Температура поступающего известняка (◦С)                                 16

Температура поступающего кокса (◦С)                                            16

Температура обжига в зоне разложения CaC , (◦С)                  1220

Состав воздуха  ( в % об)

                                                                        28

                                    + инерт газы            72    

 

       Молярные массы компонетнов 

= 100  г/моль                             = 108 г/моль                              

= 84  г/моль                               =160 г/моль                              

= 18   г/моль                                  = 12 г/моль                              

= 60  г/моль                                   = 28 г/моль                              

= 40  г/моль                                 = 28 г/моль                              

= 32 г/моль                                      = 56 г/моль                              

= 44 г/моль                                    = 74 г/моль                                

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Обжиг известняка ( в расчете на 1000 кг)

 

Состав:      CaC                          915 кг           

                                           25 кг

                                                 18 кг

                                              18.2 кг

                                               14

                                              9.8 

= = 18.2  кг 

= = 14 кг 

= = 9.8 кг

 При обжиге  разлагается  CaC :

= 915 * 0.93 = 850.95 кг

 Неразложившийся  остаток:

= 915 – 850.95 = 64.05 кг 

По реакции   CaC= + - Q : 

  = = = 476.53 кг 

= = =374.42 кг 

По реакции   = +  

  = =11.91 кг 

= = = 13.09 кг 

∑ = 374.42 + 13.09 =387.51 кг