活性石灰生产工艺及装备的选择

活性石灰生产工艺及装备的选择

李成鹏

新疆圣雄电石有限公司 新疆吐鲁番市   838100

摘要:活性石灰是指在极高温范围内焙烧成的石灰，其拥有气孔率高、密度低、比表面积大、易熔等优点，并由此被广泛的生产制备。本文围绕活性石灰的生产制备工艺以及装备的选择展开讨论，为后续的研究者提供参考。

关键词：活性石灰；生产工艺；装备

引言：生产活性石灰必须具备良好的石灰石、高质量的燃料、先进的石灰生产装备等基础条件；在活性石灰制备的流程中，最终制备出的活性石灰品质是否达到目标标准与石灰锻烧原料的好坏、石灰石块度大小、锻烧时间的长短以及锻烧温度的高低等因素都存在着一定程度上的关联性；此外，石灰块度与燃料块度之间的关系；燃料比例对窑内热能的影响、石灰的品质与空气流量之间的关系等因素也都能对整个制备的结果造成影响。活性石灰在环保方面得到了广泛的应用。通过对石灰生产工艺的优化，可以有效地发挥其对资源节约和环境保护等方面的积极影响。

1、活性石灰生产工艺的基本条件

1.1 石灰石的品质要求

石灰石的质量与石灰石中的铁铝硅氧化物以及碳酸钙等有害杂质的占比有关。在活性石灰的制备中，通常需要将铁铝硅氧化物的含量严格控制在3%以下，从而避免了“结瘤”的产生。在800摄氏度的高温锻烧过程中，上述三种有害的杂质会与氧化钙发生反应形成一种粘稠的、熔点较低的物质，这种粘稠的液体会将生石灰粘在炉壁上，使得所产生的石灰无法顺利地掉落下来，从而引发肿瘤。结瘤事故会造成立窑锻烧混乱，对各种工艺技术指标造成严重的影响，从而造成最终生产出不合格的活性石灰。当氧化铝含量较高时，石灰在溶化过程中会产生大量粘稠的浆糊，由此阻塞了粉碎机的筛芯【1】。

1.2 燃料的要求

活性石灰生产工艺中可选择的燃料类型分为固、液、气三种类型。下面对三种类型的燃料进行介绍。

1.2.1气体燃料

作为生产活性石灰最优的燃料选项，气体燃料可以在石灰石的各个孔洞内进行燃烧，没有任何死角，如果用煤炭作为燃料，操作时若存在差异则会影响燃烧温度的高低。因为气烧的火焰均匀，而且能在瞬时内放出大量的热量，所以它的反应速度很快，冷却速度也很快。由此可以得到品质较好的活性石灰。我国目前天然气资源短缺，可利用炼钢厂副产品的焦炉气或建设煤气发生炉用煤制气体燃料，以供石灰的制备生产。

1.2.2 液体燃料

当前我国受工业生产结构的限制，液态燃料暂时未被广泛性的投入到活性石灰的生产当中。液态燃料在一定的压力下，燃料经过喷嘴喷雾，与适当的空气进行混合，其燃烧过程与燃气燃烧过程基本一致。由于液态燃料具有稳定性、连续性、流动性等特点，可以对各工艺参数进行严格的控制，使其具有较高的活性和较低的杂质含量，可以有效地防止原料的过烧情况和轻烧情况，在最有效的范围进行热能的利用。另外，使用液态燃料，可以充分利用余热，使其在消化过程中得到具有良好活性、颗粒均匀、颗粒细小的石灰乳。

1.2.3 固体燃料

采用固态燃料制得的石灰质量也较为稳定，而采用机械化立窑的主要燃料是以焦炭为主，其原因在于其热值高、挥发率低、含硫少、机械强度好，是一种引用最广性价比最优的燃料。其中，无烟煤，也叫白煤，其发热量高于焦炭，常被用在混合炉型立窑中，但其挥发分、硫分、灰分等因产地而异，其力学性能不如焦炭，容易破碎为细小颗粒，且价格低廉，是国内立窑中常用的一种燃料。由于固体材料在我国的普遍程度以及数量丰富，因此成为了我国被投入活性石灰生产的最广泛的燃料类型

1.3 锻烧时间，温度和块度

当石灰石和燃料的品质相同时，石灰石的锻烧速率主要由石灰石的大小和石灰石的表面温度决定。在高温区，石灰的反应时间与石灰石的大小有关。这是由于石灰石的热传导率较低，因此石灰石的块度愈大，而在锻烧过程中，石灰岩的厚度会增大，而传热率会降低，热量难以渗入到石灰石中，停留的时间也会更长，因此，大块的石灰石常常会出现夹心、轻微燃烧等情况。轻烧后的石灰白度高，活性好，体积收缩性小，易消化等。

1.4 生石灰的品质和空气流量

石灰石锻烧工艺的品质与空气流量有很大的关系。当气流太大时，过剩的气流会带走一部分热量，增大燃油消耗，同时会使窑内气体浓度降低；相反，如果空气流量太小，氧含量不够，则会导致燃料燃烧不充分，产生 CO，使有效放热降低，不但浪费燃油，而且极易引起石灰的轻微燃烧。所以在实际生产中，必须对进气量进行精确的计算，并对其进行严格的控制。在石灰窑内燃烧燃料时，所有的氧都会被转换成等摩性的CO2，同时还会有碳酸钙、碳酸镁等的分解而生成的CO2，因此，总的吸气量应该比吸入的吸气量大。

2、活性石灰生产装备的选择

我国现有生产活性石灰的装备有传统的石灰土窑、石灰机立窑、混料式立窑等，新型的工业制备采用的是现代化的新型竖窑和回转窑等。

2.1 混料式立窑

使用固态燃料的混合窑可以生产普通的石灰，但若要用来制造需要高品质和白度的纳米碳酸钙，则有些难度，因为混合式立窑通常是将石灰从窑底卸下，通过振动脱灰器和手工进行，很难将其彻底清除。结果表明，混烧立窑所制得的石灰品质不稳定、活性低、氢氧化钙颗粒粗大。

2.2 回转窑

回转窑在钢铁、纳米碳酸钙等行业中已经得到了广泛的应用，能够锻烧5 mm或更细的石灰石，从而提高了原料的利用率。由于回转窑内的燃料主要是液体、煤气、煤粉等，所以可以直接利用生石灰进行消化，具有较强的连续性，而且工艺条件容易控制，产品的品质和活力都很高。缺点是，燃油来源有限，施工费用高。

2.3 白灰窑

有很多种老式的石灰窑炉。如土窑、竖窑、回转窑等.其中，以煤炭为燃料的土窑和常规的竖炉式灰窑属于已淘汰的设备。目前，大部分使用的是直壁式和回转式的燃气作为燃料。一般的气烧式直炉式石灰窑，根据炉容大小可分成几种，体积越小，越好控制【2】。

结束语：因此，在生产活性生石灰时，应从石灰石质量、燃料获取的困难、产生热效率、选择适当的石灰窑设备等方面进行综合考量。同时，通过对活性石灰生产工艺的研究和优化，实现了节能、减排、降低生产成本、降低环境污染等目的。

参考文献：

[1] 郭静, & 冯文叶. (2019). 活性石灰生产过程工艺条件的优化.

[2] 邓新云, 颜鑫, 卢云峰. 活性石灰生产过程工艺条件的优化[J]. 化工设计, 2008, 18(2):5.