特种氧化钙技术报告.doc

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1、特种氧化钙的研究与生产一、立项背景：氧化钙是石油化工、盐化工、钢铁、冶金、建材、有色金属采选等行业所需的重要原材料。目前国内氧化钙生产企业较多采用传统的土立窑生产模式，消耗指标高，控制手段落后，不仅产品质量得不到保障，而且环境污染严重。近两年来，部分企业虽然进行了技改，但是由于管理不到位， 工艺技术滞后，产品轻烧、过烧现象频繁发生，根本无法满足工业生产所需的质量要求，难以实现预期的节能降耗、质量稳定的效果。钢铁、电石、氧化铝、耐火材料等工业均以年 20%以上的速度增长，作为重要材料的氧化钙却因纯度低、活性差造成紧张态势，同时也对氧化钙生产提出了新的要求。如用于炼钢用的冶金灰 CaO 要求大于等

2、于 91%，活性大于等于 320mI,盐化工用氧化钙生烧过烧率小于 3%，原生碳酸钙接近零。针对这些问题，我公司利用国内先进的节能环保型自动化机立窑，研究石灰石煅烧制备高活性度氧化钙的过程，分析各环节因素对氧化钙生产造成的影响，克服传统煅烧工艺的诸多弱点，生产纯度高、活性好，符合不同产业生产要求的特种氧化钙系列产品。该项目的实施，不仅对突出区域产业发展重点，改造传统产业提档升级具有现实意义，而且对增强企业自主创新能力，提升企业生产装备水平，提高产品质量和市场竞争力，促进企业又好又快发展具有积极的意义。项目完成后，对推动盐化工、冶金等相关产业的发展和技术进步的同时，必将给氧化钙生产行业带来可观的

3、经济效益。- 1 -二、总体思路：从适应客户质量要求的目标出发，针对目前氧化钙生产现状，利用先进的机立窑煅烧设备，选择符合工艺要求的石灰石为原料，以合理控制物料粒度、煅烧温度和时间以及鼓风助氧量为抓手，依据氧化钙煅烧过程中煅烧设备、原料品质、原料粒度、布料情况、煅烧温度、煅烧时间、鼓风助氧等环节对质量的影响，对各工艺环节及其安全性能进行设计优化，使其达到良好的工艺效果，实现氧化钙产品的高纯度、高活性，低杂质、低烧失的质量目标。三、技术方案：（一）、氧化钙生产影响因素分析：1、煅烧设备对氧化钙质量的影响：石灰煅烧即石灰石中所含碳酸钙的吸热反应，其反应式为CCO C O+a3aCOH0=178.3

4、3Kj/mol，在石灰窑的加温条件下，为了使反应过程达到2298一定的反应速度，石灰石煅烧温度应保持在 1050-11000C 范围内。石灰石经过一定的高温，碳酸钙分解成氧化钙和二氧化碳。传统的土立窑因其高径比不合理，半封闭煅烧，生产的氧化钙活性度不高，生烧率较大，且生产能耗高，污染严重。自动化机立窑采用全封闭煅烧机理，采用机械鼓风助氧煅烧方式，卸灰过程采用圆盘卸灰机、星形卸灰机双机组配合，具有卸灰不停风，不漏风，密封好，粉尘少等优点，保障了煅烧带连续正常的煅烧，保证煅烧的质量和生产效率，避免窑内热量的损失。生产的氧化钙晶粒细小、气孔率大、体积密度小、比表面积大，反应能力强，氧化钙活性度在 3

5、50ml/4N-HCl 以上。- 2 -2、石灰石原料品质对氧化钙质量的影响：化学性质：CaO54%，SiO1.5%，MgO1%，Al2O Fe2 3O 0.1%，Mn2 30.006%。(对于治金、建筑等行业用灰，指标有所调整。)物理性质：要求致密块状，不重结晶，气孔率 1%，密度 2.65 2.80g/cm3，莫氏硬度3，抗压强度117.68Mpa。生产高纯度、高活性氧化钙应选用杂质少的石灰石原料。石灰石伴生的杂质，如 SiO 、Al O 、Fe O 、MgO 等，这些杂质在较低温度下会与烧成22 32 3的石灰氧化钙反应，CaO 微粒与这些杂质的结合，将会降低石灰的活性。另外，Na O

6、杂质很容易形成一些玻璃相，这些熔融的化合物会堵塞氧化钙2表面细孔，使氧化钙反应能力下降，同时会阻塞 CO2气体的排出，造成氧化钙生烧，降低氧化钙纯度。3、煅烧时间对氧化钙质量的影响石灰石的分解反应是由表及里的过程，锻烧过程可以分为三部分：CaO 晶体的形成，但仍保持原来 CaCO3的结构；CaO 重结晶，原来的 CaCO3晶体结构开始逐渐转换成更稳定的 CaO 晶体结构；CaO 晶体开始烧结。随着煅烧时间的推移，氧化钙活性是一个逐步变化的过程。如果煅烧时间过长，氧化钙晶粒会逐步发育长大，气孔率和比表面积随之减小，出现过烧现象，活性降低，导致温升速率的下降。4、煅烧温度对氧化钙质量的影响一般而言

7、,提高煅烧温度,可以加快碳酸钙的分解速度,但温度过高, 又会使氧化钙过烧而影响其活性。当煅烧时间一定,煅烧温度较低时,石灰石煅烧所得氧化钙的活性度都随温度的上升而显著增大;待出现最大活性- 3 -度后,氧化钙的活性度又逐渐随温度升高而缓慢下降。在一定的煅烧时间条件下,石灰石在低温下由于分解速度慢而不能完全分解,氧化钙的活性度较低.随着煅烧温度的上升,石灰石的分解速率快速增大,氧化钙的活性度便呈现出显著增大趋势。当煅烧温度提高到某一温度时,石灰石便能完全分解,氧化钙的活性度出现最大值,而且石灰石的粒度越小,氧化钙在相对较低温度下便能完全烧透.当温度过高,则会使石灰石发生过烧,使氧化钙的活性度下降

8、.因此,采用小颗粒石灰石煅烧制备氧化钙,需在相对较低的煅烧温度下操作,其较适宜煅烧温度范围为 9000C11000C,这样不仅可以保证氧化钙具有较高的活性度,而且可以降低能耗。不同煅烧温度消化产物的激光粒度图如下图所示：(a)温度 500煅烧 2h 后 1000煅烧 2h(b) 温度 800煅烧 2h 后 1000煅烧 2h(c) 1000下煅烧 2h由图可知，1000煅烧两小时后其消化产物粒度更加细腻，证明其活- 4 -性比其他两种煅烧方式的产物要好。这是因为煅烧时间的延长促使氧化钙晶粒的长大，降低了它的气孔率。因此，选取合理的煅烧温度是获得高活性度氧化钙的保证。5、石灰石粒度对氧化钙质量的

9、影响入窑石灰石粒度的大小直接影响石灰窑的单位产量和氧化钙的烧成 率以及窑用煤的消耗。目前，大部分企业的入窑石灰石块径在30cm 以上， 煅烧温度在 11000C 左右，石灰石在此温度下以 1.4cm/h 的速度分解。30cm 块径完全分解需 11h，20cm 块径分解需 7h，而且煅烧石灰石块度大,且大小相差悬殊,在立窑中分布不均,停留时间太长,煅烧温度过高,易造成氧化钙晶粒尺寸粗大,内部结构致密.同时,由于煅烧温度过高,加快了石灰石中所含的铁,硅,铝,镁等杂质同氧化钙反应生成熔融态化合物的速度 , 这些熔融的化合物会覆盖在石灰的表面而降低石灰的孔隙。因此减小石灰石的块径可大大缩短煅烧周期和提

10、高石灰窑的单位产量。实验结果表明:在相同的煅烧温度和时间条件下 ,石灰石煅烧制得氧化钙的活性度随粒度的减小而逐渐升高。选取适宜粒度的石灰石作为原 料，煅烧时颗粒内极大地减小温度梯度和质量分数梯度 ,有利于热量和质量的传递,从而有利于石灰石的分解和二氧化碳的扩散 ,小颗粒石灰石能在相对较低的温度下和很短的时间内分解完全 ,因而氧化钙晶体的生长和杂质的熔融速度较慢 ,内部结构疏松.而且小颗粒石灰石在煅烧设备内分布趋于均匀,各处的温度几乎能保持一致,能合理地控制煅烧时间和温度, 不易发生“生烧”和“过烧”，氧化钙的孔隙率高,内比表面积大,氧化钙产品的活性度高，烧失量低。- 5 -6、入窑煤石配比的影

11、响：合理的煤石配比是氧化钙煅烧质量的关键，首先必须搞好碳热值的分析，根据燃料热值及煅烧过程中的热量损耗，合理控制煤石质量比，不合理的煤石配比最易造成氧化钙的轻烧和过烧。7、煅烧过程中风量的影响：石灰石煅烧过程中与风量的关系极大，如果风压、风量过大，煅烧带上移，势必造成排烟温度升高和煤的浪费，使窑气中氧气、氮气的含量剧增，二氧化碳浓度相对降低，以至影响整个碳酸钙生产。风压、风量过低， 煅烧带下降容易产生生烧。(二)、氧化钙生产研究技术方案2.1 采用节能的煅烧方式（1） 通过先进的煅烧机理节能窑体设计采用全封闭煅烧机理，窑内耐火保温层采用窑胆砖、窑衬砖、保温砖、轻质浇注料、隔热纤维及钢结构窑壳共

12、六层保温结构。为了有效利用能源，石灰窑上部和下部采用的连续热交换方式，即连续生产、窑内全密封、不停风卸灰，生产过程连续合理，极大限度的减少了热量从上部和下部的流失。从窑体上部将混料加入窑内，混料与上升的高温烟气进行热交换，形成混料的预热带，使窑上部排出的烟气温度控制在 200以下。从窑体下部鼓入助燃空气，通过和窑内下部烧成的氧化钙进行热交换变成热风，并且使氧化钙冷却到 70以下排出。（2） 严格控制煤石工艺配比，多点旋转布料器均匀布料。- 6 -在该窑生产工艺中，要求石灰石和煤混合加料。在混合中两种料的配比至关重要，计量系统采用全自动控制，误差 3，石灰石误差在 2kg 以内，煤炭误差在 0.

13、2kg 以内。并且上次的称量误差，下次计量自动补偿。通过多点旋转布料器使配好的原料均匀洒落在窑内料面上，使窑内煅烧区各处煤碳发热均匀，避免了由于布料不均匀而导致的煤多的地方因为温度偏高而导致的过烧和烧结结瘤，煤少的地方温度偏低而导致的生烧。既节省了燃料，又提高了产品质量和产量。（3） 不停风卸灰。在环保窑煅烧石灰石的过程中需要连续鼓风，连续生产，尤其是在出灰的过程中不能停止鼓风。采用圆盘卸灰机、星形卸灰机双机组配合，具有卸灰不停风，不漏风，密封好，粉尘少等优点，保障了煅烧带连续正常的煅烧，保证煅烧的质量和生产效率，避免窑内热量的损失。2.2 以原燃材料质量为基础，信息数据为依据，提高煅烧质量（

14、1） 原燃材料的质量优劣是保证氧化钙质量的基础。生产高纯度、高活性氧化钙对原料有较高的要求，不仅石灰石的化学指标、物理指标符合工艺要求，而且要求块度均匀，干净，石灰石表面不得带泥沙或其它杂质，这样空气可以穿透中心，生产出优质活性氧化钙；燃料控制上，要求无烟煤发热值6300 大卡，固定碳60%，水份10%，挥发份10%，灰份14%，含硫1.0%。，块度：2040mm。石灰石粒径要求：石灰石经破碎至 80120mm（小于 80mm5%；大于120150mm10%）。如果块度大小不匀会造成热量分布不匀、气流紊乱、使石灰石煅烧不完全。- 7 -（2） 信息数据的及时采集和准确与否，是保证煅烧质量的关键

15、。从燃料热值的采集到煅烧温度、窑气分析以及氧化钙的烧成程度（烧失量、活性度等），以此来调整煤石配比和鼓风量。同时采用全自动计量系统，有效保证原燃材料计量的准确性。（三）工艺流程简图：石灰石洗 选储料仓 1水白 煤计量系统提料斗煅 烧水储料仓 2机械卸灰鼓 风信息传输控制系统产成品计量包装二级筛选破 碎一级筛选四、关键技术及创新点：1、关键技术：（1） 原燃材料的质量保证和准确计量；（2） 石灰石块径的规范管理；（3） 煅烧温度、鼓风量与煅烧周期的合理控制。（4） 产品精细筛选与包装密封。2、创新点：1、通过对石灰石、白煤的进场分析，定点采购、准确计量保证了整个煅烧过程的连续稳定，同时使生产的氧化钙产品具有纯度高，硫、铁、锰等杂质含量低的优点。- 8 -2、通过使用先进的机立窑煅烧和合理控制物料粒度，并根据行业所需的质量要求，可以精确设定煅烧的温度和时间，同时采取石料洗选、均衡布料等措施，使生产的氧化钙产品质量稳定，使用性能好。3、通过机立窑温度的信息传输，有效控制煅烧温度和合理调节鼓风助氧量，确保氧化钙的煅烧稳定，降低烧失量，提高产品的功能性。4、对氧化钙产品进行筛选、包装，包装后的氧化钙产品可减少吸收空气中二氧化碳和水份，控制原生碳酸钙的形成。2012 年 5 月- 9 -