一、氫氧化鈣的基本知識
 
1、氫氧化鈣的概念
 
　　氫氧化鈣是一種白色粉末狀固體。由氧化鈣加水消解而成?；瘜W(xué)式Ca(OH)2，俗稱(chēng)熟石灰、消石灰，水溶液稱(chēng)作澄清石灰水。是一種白色粉末狀固體，微溶于水。氫氧化鈣具有堿的通性，是一種強堿。氫氧化鈣是二元強堿，但微溶于水。氫氧化鈣在工業(yè)中有廣泛的應用。
　　氫氧化鈣的生產(chǎn)消化有2種方法：濕法、干法。這里研究的是干法生產(chǎn)氫氧化鈣的消化過(guò)程。
　　氧化鈣與水消化越完全，氫氧化鈣的轉化率越高。這是因為氧化鈣遇水后，首先進(jìn)行吸水，形成中間產(chǎn)物水合鈣（CaO·2H2O）,再經(jīng)轉化反應（CaO·2H2O→Ca(OH)2），生成氫氧化鈣。水分子與氧化鈣晶體發(fā)生的水化反應，會(huì )產(chǎn)生一定的體積膨脹和體積增大，這是因為石灰與水拌合后，反應產(chǎn)物的轉移速度小于水化反應速度的結果。氧化鈣在轉化為氫氧化鈣粉末過(guò)程中，外觀(guān)體積增大。
 

▼碳酸鈣、氧化鈣、氫氧化鈣關(guān)系表

石灰和氫氧化鈣的反應式：
 

2、常用的概念和參數
 
（1）石灰石含98%碳酸鈣
 
——以原料表示。
——說(shuō)明原料的純度，為98%，其余存在2%的雜質(zhì)。

（2）以52%氧化鈣來(lái)表示
 
——以最終產(chǎn)物來(lái)表示。
——說(shuō)明該原料煅燒后的產(chǎn)物量。也就是1公斤這種石灰石充分煅燒后，能得到0.52公斤的產(chǎn)品石灰CaO。
——52%氧化鈣可能是總鈣，也可能是有效鈣。實(shí)際看煅燒程度。
——石灰中氧化鈣含量，如含量91%，就是說(shuō)一噸石灰中有0.91噸是氧化鈣，0.09噸是雜質(zhì)。
 
（3）有效氧化鈣
 
——在氧化鈣中能有效轉化為氫氧化鈣的氧化鈣。生燒部分在消化過(guò)程中不能轉化為氫氧化鈣，仍然為碳酸鈣形式的寄存的氧化鈣。
——石灰含氧化鈣是92%，有效氧化鈣是90%。那么說(shuō)明理論上轉化成氫氧化鈣的是90%。
 
3、生產(chǎn)計算氫氧化鈣
 
氧化鈣生產(chǎn)氫氧化鈣的反應式：
 

例：計算一噸石灰氧化鈣含量是91%，石灰有效氧化鈣含量是90%，這樣的石灰0.5噸能生產(chǎn)多少?lài)崥溲趸}（理論值）？
 
解：
 
（1）計算0.5噸石灰中含有多少有效氧化鈣
 
0.5噸×90%（有效氧化鈣）=0.45噸
 
（2）計算轉化氫氧化鈣
 

0.5噸石灰有效氧化鈣含量是90%能生產(chǎn)0.5946噸氫氧化鈣。
 
二、氧化鈣干法消化成氫氧化鈣
 
1、計算理論消化用水
 
例：計算一噸石灰氧化鈣含量是91%，石灰有效氧化鈣含量是90%，這樣的石灰0.5噸需要多少?lài)嵥ɡ碚撝担?br />  
解：
 
（1）計算0.5噸石灰中含有多少有效氧化鈣
 
0.5噸×90%（有效氧化鈣）=0.45噸
 
（2）計算需要用水
 

0.5噸石灰有效氧化鈣含量是90%需要0.1446噸水才可以完全消化。
 
2、干法消化
 
（一）消化  
 
目前干法消化一般采用消化器進(jìn)行消化，有單級螺旋和多級螺旋組成在一個(gè)密封容器內。通過(guò)螺旋一段進(jìn)料，中間段按比例加水反應消化。
 

▲氫氧化鈣在螺旋狀態(tài)

 
（1）進(jìn)料端，就是石灰顆粒進(jìn)入螺旋的一段。長(cháng)度約為1米到1.5米。
 
（2）加水混合段，就是水和石灰顆粒表面接觸的一段。長(cháng)度約是2到3米。
 
（3）消化反應段，這段長(cháng)度越長(cháng)效果越好，容積越大反應時(shí)間越充分，消化效果越好。
 
（二）配套設施
 
（1）消化器一般配置脈沖除塵器，石灰消化轉化為氫氧化鈣的過(guò)程中一般會(huì )產(chǎn)生大量的蒸汽夾帶灰塵。采用耐水耐溫耐油三防濾袋就可以。
 
（2）加水裝置，分為人工控制或自動(dòng)智能控制。
 
（3）自動(dòng)化控制，包括進(jìn)料進(jìn)水比例自動(dòng)控制，溫度顯示，電流與消化反應關(guān)系等。
 
3、干法消化形成
 
　　石灰氧化鈣進(jìn)入螺旋后，和水（熱水）混合，使每個(gè)石灰氧化鈣顆粒表面和水充分接觸。氧化鈣和水反應釋放熱量，由石灰初期和水接觸期間的抱團，到發(fā)熱散開(kāi)。在螺旋作用下，水和石灰顆粒迅速混合、迅速發(fā)生水熱反應，加速氧化鈣轉化為氫氧化鈣。氧化鈣和水反應溫升非?？?，短在幾秒，長(cháng)在數十秒鐘溫升至100度以上，顆粒變成粉末夾帶顆粒呈沸騰狀態(tài)。在螺旋輸送和翻滾作用下，氧化鈣逐步轉化成為氫氧化鈣。
 

 ▲氫氧化鈣消化在螺旋中運動(dòng)狀態(tài)

三、影響氧化鈣干法消化成氫氧化鈣的因素
 
1、石灰顆粒大小

石灰顆粒越小越好，顆粒小，比表面積大。和水接觸面積大，能加速反應速度，對溫度，粉化起到相互作用。試驗數據實(shí)測10mm以細的顆粒在65秒鐘內溫度升至攝氏100度。
 
2、水熱反應用水源
 
氧化鈣轉化氫氧化鈣主要用水源，使用50度熱水試驗數據實(shí)測在60秒鐘內溫度升至攝氏110度。
 
3、加水量與石灰比例
 
本文前部分已經(jīng)有計算理論用水例子，在生產(chǎn)實(shí)際應用中，用水量大于理論計算量。一是水分蒸發(fā)，二是水分正常損耗，三是有效吸水率。一般水灰比例在35—60%：灰（重量比）。參照HG/T4120-2009標準，90級氫氧化鈣水分含量不允許超過(guò)2%，95級氫氧化鈣是1%，96級氫氧化鈣是0.6%。
 
4、加水的適宜時(shí)機
 
加水最佳時(shí)機應該是利用石灰顆粒與水沒(méi)有發(fā)生轉化反應，而迅速把水分布且均勻包覆到石灰顆粒上去。石灰顆粒與水反應發(fā)生粉化時(shí)候，石灰表面溫度已經(jīng)到達100度以上。這個(gè)時(shí)候，再加水是沒(méi)有效果。水遇上物料溫度在100度以上，馬上轉化成水蒸氣排走。
 
5、攪拌速度
 
攪拌速度在加水段務(wù)必要低速，最好是在10r/min以下。
 
6、物料停留時(shí)間
 
停留時(shí)間越長(cháng)越好，氧化鈣含量90%以上，在相應比例水灰比例下，消化停留時(shí)間在90min細度小于200目的比例應該是80%到90%之間。消化停留時(shí)間在150min細度小于200目的比例應該是90%到95%之間，甚至到96以上。
 
7、反應溫度
 
反應溫度越高越好，溫度高螺旋阻力小。物料呈沸騰狀態(tài)。氧化鈣粉化更均勻，轉化成氫氧化鈣比例更高，細度更好。
 
四、氧化鈣干法消化成氫氧化鈣常見(jiàn)的操作要點(diǎn)
 
1、消化時(shí)的空載與負載電流區別

消化器攪拌軸空載時(shí)的應該是額定電機電流的30—40%，負載運行電流不能超過(guò)60%。負載電流低說(shuō)明石灰消化狀態(tài)好，呈沸騰狀態(tài)阻力小。所以電流低。
 
電流超出額定電流60%可能有以下原因：
 
①加水比例偏高或過(guò)低，不是石灰所需要的水分比例。
 
②石灰中生燒比例過(guò)高，消化前的破碎料過(guò)大。
 
③加料比例過(guò)多。
 
④加水時(shí)機不宜太早，應該在消化器螺旋加水段填滿(mǎn)石灰顆粒后才能加水。
 
⑤消化螺旋內有上次開(kāi)機殘留的生燒石灰等顆粒物或生燒石灰等顆粒過(guò)多。
 
2、消化時(shí)溫度高低區別
 
（1）溫度高，該批次石灰品質(zhì)高，加水比例適宜。加水比例過(guò)高或過(guò)低溫度都不是最高的。
 
（2）溫度最高時(shí)，相對螺旋運行電流最低。
 
（3）溫度最高時(shí)，消化出來(lái)氫氧化鈣的產(chǎn)品水分都在標準范圍之內。
 
3、通過(guò)消化螺旋運行電流和溫度判斷消化轉化氫氧化鈣的技巧
 
（1）一級消化，加料量在最大生產(chǎn)的50%開(kāi)始。螺旋負載一般在電機額定電流50%左右，進(jìn)入加水段，加水后額定電流一直維持在50%范圍。隨著(zhù)石灰和水逐步反應，石灰顆粒開(kāi)始粉化，溫度升至100度，反應段呈沸騰狀態(tài)。加料最大量不能超過(guò)額定電流的70%。
 
①加石灰量在設定能力的50%，電流超過(guò)50%，是加水比例過(guò)大，應降低加水比例。
 
②觀(guān)察溫度升至最高點(diǎn)，是灰與水比例最佳。水比例少了，溫度不是最高。

③一級消化運行電流空載與負載相差約為10—15%左右?？蛰d和石灰顆粒進(jìn)入螺旋時(shí)變化不大，加水時(shí)開(kāi)始瞬間電流升高，隨著(zhù)石灰顆粒反應粉化溫度升至100℃開(kāi)始，電流接近空載電流值。然后，逐步石灰顆粒加至生產(chǎn)設定值，額定電流上升到額定電流的60%—70%。
 
（2）二、三級消化。二級溫度比一級高2—3℃。三級比二級低1—2℃，三級比一級高。電流也是二級高，三級低。
 
①二級溫度在三級消化器中是最高，說(shuō)明符合常規。物料在一級開(kāi)始反應，二級繼續加速反應，三級反應基本完全，溫度逐漸降低。
 
②電流也側面說(shuō)明一個(gè)問(wèn)題，反應和轉化完全。氫氧化鈣在生成過(guò)程中呈流水和沸騰狀態(tài)，其阻力和負荷體現通過(guò)電流、溫度變化表現。
 
（3）運行電流穩定，說(shuō)明控制進(jìn)料量、灰水比例在最佳狀態(tài)范圍之內。
 
（4）溫度始終保持在一個(gè)高位上，說(shuō)明該批次石灰品質(zhì)比較好。溫度整體偏低，說(shuō)明石灰過(guò)燒、生燒、雜石比較多。
 

▼電流、溫度在消化器中的關(guān)系

 
05、氧化鈣干法消化成氫氧化鈣難點(diǎn)
 
1、石灰的氧化鈣含量與生產(chǎn)氫氧化鈣最佳方案。
 

2、石灰氧化鈣含量低，要生產(chǎn)氫氧化鈣含量高，適宜加快消化時(shí)物料流動(dòng)速度。保留在標準范圍內允許的氧化鈣含量，相應提高氫氧化鈣的含量。
 
3、石灰含量高，而細度達不到要求時(shí)，要有針對性增加加水的比例，同時(shí)控制物料在消化器的停留時(shí)間延長(cháng)。

4、在生產(chǎn)過(guò)程中，要時(shí)刻留意石灰的變化情況：生燒石灰比例多，要及時(shí)降低加水量。過(guò)燒石灰要適當增加加水量。
 
在消化過(guò)程中要做到：勤觀(guān)察、多分析。做到兼顧產(chǎn)品質(zhì)量又要保證產(chǎn)能最大化。
 

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