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      影響沉淀碳酸鈣沉降體積的因素有哪些?
      來源: | 作者:haiyangky | 發布時間: 995天前 | 835 次瀏覽 | 分享到:
        在沉淀碳酸鈣生產工藝過程中, 怎樣做到較好的制取粒徑較小的沉淀碳酸鈣, 達到提高、穩定其沉降體積的目的,調控好以下生產工藝諸因素是重要的。
      1  石灰石煅燒
      1.1  石灰石
        對沉淀碳酸鈣沉降體積的影響主要取決于石灰石的化學成份、物理性質、燃料燃燒熱強度和石灰石煅燒速度。
        影響石灰石質量的化學成份主要是Fe2O3 、Al2O3 和堿類物質等雜質的含量。尤其是Fe2O3 含量, 它可以加劇石灰石或石灰表面的燒結過程, 從而常常阻礙石灰石的完全分解, 降低生石灰的化學反應活性。由生石灰消化制得的Ca(OH)2 溶液中固相粒子粗大。
        石灰石具有的機械強度也是重要的。達不到煅燒要求的石灰石機械強度差, 在石灰窯內煅燒時易破碎, 窯內產出的生石灰不但灰塊小而易成粉狀。其化學反應活性也減弱。但有些致密堅硬的石灰石(粗晶結構)可能燒制出非常疏松、幾乎散狀成粉的石灰石。無疑, 這的化學反應活性也是減弱的。生石灰化學反應活性的強弱, 影響著Ca(OH)2溶液中固相粒子的質量。制約著沉淀碳酸鈣粒徑的大小。生產實踐也足以證明這點。如在生石灰消化過程中摻加一些化學反應活性較弱的生石灰, 所制得沉淀碳酸鈣的沉降體積比使用化學反應活性強的生石灰產出的沉淀碳酸鈣沉降體積明顯降低。
      1.2  燃料
        粒徑符合生產工藝要求的石灰石在石灰窯內的煅燒速度取決于燃料質量。對燃料的質量要求, 它不但要滿足石灰石燃燒所需的發熱量, 而且還要有較強的活性, 適宜的燃料比和良好的熱穩定性, 以保證燃燒熱強度。
        燃燒的煅燒熱強度決定了石灰石在石灰窯的煅燒速度, 也就是石灰石的分解速度。石灰石的分解速度與燃料的燒燒熱強度成正比。同時, 我們應注意的是, 前面我們已提到, 由于某些石灰石在石灰窯內煅燒過程中極易破碎并會部分成粉狀。這種狀況同樣會妨礙石灰石的分解速度, 其經煅燒后從窯內卸出的生石灰的化學反應活性會受到一定影響。石灰石在石灰窯內有足夠的燃燒熱強度作保證, 才能在較短的煅燒時間內得到完全順利分解所需的煅燒溫度。在這種條件下煅燒出的生石灰才具有較強的化學反應活性。否則, 生石灰的化學反應活性會減弱。尤其是熱穩定性差, 或燃料比過高的燃料很難滿足石灰石在石灰窯內煅燒時所需的熱強度, 對燃料的要求同時還應考慮其粘結性和灰熔點對石灰石在石灰窯內煅燒時的影響。
      1.3  燃料與空氣比
        石灰石在石灰窯內煅燒時, 除需配供質地合格、數量一定的燃料外, 還需保持燃料與空氣具有適宜的配比。當空氣過剩系數為1 .05~1 .25 時能保證石灰窯的正常操作。否則, 會因石灰窯煅燒狀況的改變, 減弱生石灰化學反應活性。當石灰窯的給風量偏高時, 它不但會增加窯內熱量損失, 減弱石灰石分解速度, 影響生石灰化學反應活性, 同時也降低了窯氣中CO2 含量, 它們不利中和反應過程中生成物———沉淀碳酸鈣的生成, 其沉降體積往往偏低;當石灰窯的給風量小時, 石灰石在窯內完全順利分解所需的煅燒溫度不足, 其生燒狀態的生石灰化學反應活性顯然不強, 同時石灰窯中CO2 濃度也顯著降低, 這種狀況將延緩中和反應速度, 其沉降體積的提高和穩定受到制約。尤其是自然給風的石灰窯, 要根據四時季節氣候變化如溫度、風向、雨雪量等, 及時調整燃料和石灰石的配比, 以適應自然給風量的變化, 確保石灰石在窯內正常煅燒所需溫度, 使得石灰石具有較強的化學反應活性。
      1.4  石灰石與燃料配比
        生石灰窯內煅燒時, 若石灰石與燃料配比失當,石灰窯內煅燒溫度得不到保障, 從窯內卸出的生石灰不是過燒(或硬燒)就是生燒。同時, 窯氣中CO2 含量也隨之減少。這種現象的出現, 降低了中和反應過程中反應物的濃度, 大大減緩了中和反應速度, 難以保證沉淀碳酸鈣沉積體積的穩定和提高。
      2  生石灰消化
      2 .1  生石灰
        生石灰的質量制約著沉淀碳酸鈣沉降體積。除粉狀生石灰外, 還有過燒或嚴重硬燒和生燒的生石灰, 它們在消化時制備的Ca(OH)2 溶液中固相粒子是粗大的。過燒尤其嚴重硬燒的生石灰是當石灰石在煅燒溫度分解時, 形成細晶體多孔結構, 強活性的CaO 。當繼續提高煅燒溫度時, 隨著生石灰煅燒溫度的提高, 伴隨著CaO 的再結晶, 其細晶體變為粗晶體, 并開始燒結。即出現過燒或硬燒石灰。燒結過程伴隨著CaO 結構的進一步密實, 它的化學反應活性進一步減弱。生燒石灰由于它存在著末分解或分解不完的CaCO3 , 顯然它的化學反應活性極弱。略有過燒、生燒的石灰其化學反應活性與在正常煅燒條件下燒制出的生石灰, 也就是“輕燒石”差異不大。輕燒石灰具有晶體小, 反應性強, 比表面大, 總氣孔體積大等特點。它在與水反應時, 濃度急劇增高, 結晶時晶核形成的速度快, 而晶體增長速度慢。用其制備Ca(OH)2 溶液, 是生產高沉降體積沉淀碳酸鈣所需的優質生石灰。
      2.2  消化用水
        由于水資源的缺短, 特別是生態環境保護的需要, 沉淀碳酸鈣生產過程中產生的CaCO3 母液, 常常用來生石灰的消化。母液中含有微量沉淀碳酸鈣。如生產工藝操作控制有誤, 其含量過高時, 用其進行生石灰消化得到的Ca(OH)2 溶液進中和反應時, 它可促成大晶體粒子沉淀碳酸鈣的形成。另外,控制消化用水溫度, 盡量減少生石灰消化反應放熱損失, 有助增強生石灰水化作用的速度。有助減少Ca(OH)2 溶液中粗糙大顆粒固相粒子。值得注意的是, 生石灰經消化精制得到的Ca(OH)2 溶液溫度不能過高, 應控制在適當幅度內。這是因為適宜的Ca(OH)2 溶液溫度, 利于其固相粒子參與中和反應時微細晶體粒子的生成。
      3  中和反應
      3.1  Ca(OH)2 溶液
        沉淀碳酸鈣沉降體積往往與中和反應生成物溶液的濃度、溫度等有關。在生產工藝操作過程中應調控的是Ca(OH)2 溶液濃度, 必須保證中和反應向有利生成物———沉淀碳酸鈣生成方向進行。適當提高Ca(OH)2 溶液濃度, 使液相內的粒子處于飽和狀態。有利加速中和反應的進行, 提高結晶速度。利于微細結晶粒子的生成。但應考慮的是參加化學反應的Ca(OH)2 溶液濃度的調控幅度, 要綜合石灰窯氣中CO2 含量變化而變化。否則, 事與愿違。
      3.2  中和時間
        縮短Ca(OH)2 和CO2 進行化學反應的中和時間, 也就是說加快它們的化學反應速度, 對微細沉淀碳酸鈣粒子的產生有益??s短中和反應時間的關鍵是提高石灰窯氣中CO2 含量。因在生產工藝操作過程中Ca(OH)2 溶液濃度可隨控立效。但石灰窯氣中CO2 含量的增加則非立桿見影。
        縮短中和反應時間, 除石灰窯氣中CO2 含量得以保證外, 選擇合理效佳的石灰窯氣冷卻凈化設備、選擇與石灰窯相匹配的輸送機械、設計高徑比合理的中和塔等也是相當重要的。
        常用的普通立式石灰窯若具備合理的高徑比、燃燒時盡量保持接近理論值的過??諝庀禂? 而燃料的消耗量又盡可能降低、石灰窯卸灰裝料系統又有良好的密封裝置。石灰窯氣中CO2 含量通??蛇_35 %以上。
      3.3  石灰窯流速
        根據石灰窯氣冷卻凈化設備操作參數、中和塔高徑比, 確定合理的窯氣流速, 對生產微細結晶粒子的沉淀碳酸鈣是有好處的。
        石灰窯氣在中和反應過程中, 一方面窯氣中CO2 參與和Ca(OH)2 的化學反應;另一方面窯氣在化學反應過程中起到強力攪拌作用。強力攪拌不但可以破壞沉淀碳酸鈣結晶粒子凝聚, 減少晶族生成機會。增加獲得微細結晶體、富分散性的沉淀碳酸鈣粒子的機會。


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