任务二 石灰石煅烧及石灰乳制备

1、任务二任务二 石灰石煅烧及石灰乳制备石灰石煅烧及石灰乳制备主讲：王秉程主讲：王秉程项目二项目二 氨碱法生产纯碱工艺氨碱法生产纯碱工艺任务引入与分析任务引入与分析1 1、对二氧化碳的认识、对二氧化碳的认识任务引入与分析任务引入与分析 2 2、石灰石煅烧的及石灰乳制备的目的、石灰石煅烧的及石灰乳制备的目的石灰石在石灰窑中煅烧，理论石灰石在石灰窑中煅烧，理论分解温度分解温度COCO2 2分压为分压为0.10.1MPaMPa时的最低时的最低分解温度；理论上为分解温度；理论上为11801180。发生。发生CaCOCaCO3 3的分解反应。的分解反应。生成的生成的CaOCaO称为生石灰，为称为生石灰，为无

2、色等轴晶系，熔点无色等轴晶系，熔点23722372，密，密度度3.37t/m3.37t/m3 3，在氨碱厂将它用水，在氨碱厂将它用水消化而制得氢氧化钙悬浊液，用消化而制得氢氧化钙悬浊液，用于蒸氨反应。于蒸氨反应。CaO+H2O=CaOHCaO+H2O=CaOH2 2+65.65+65.65KJ/molKJ/mol生成的生成的CaCa（OHOH）2 2称称为熟石灰或消石灰，其分为熟石灰或消石灰，其分子量为子量为74.0974.09。6 6任务引入与分析任务引入与分析 2 2、石灰石煅烧的及石灰乳制备的目的、石灰石煅烧的及石灰乳制备的目的为无色斜方晶系，密为无色斜方晶系，密度度2.24t/m2.2

3、4t/m3 3，无吸湿，无吸湿性，溶解度很小，而性，溶解度很小，而且温度越高，溶解度且温度越高，溶解度越小。越小。氢氧化钙与水混氢氧化钙与水混合呈白色悬浊液合呈白色悬浊液即石灰乳，呈强即石灰乳，呈强碱性，用于蒸氨碱性，用于蒸氨及盐水除镁过程。及盐水除镁过程。任务目标任务目标了解石灰石煅烧和石灰乳制备的目的；了解石灰石煅烧和石灰乳制备的目的；掌握的石灰石煅烧及石灰乳制备掌握的石灰石煅烧及石灰乳制备方法与步骤。方法与步骤。熟悉石灰石煅烧及石灰乳制备的工艺流熟悉石灰石煅烧及石灰乳制备的工艺流程、主要设备结构及原理；程、主要设备结构及原理；任务目标任务目标目标目标分析碳化工艺流程；分析碳化工艺流程；学

4、会碳化工艺参数的选择，碳化工艺条件的控制学会碳化工艺参数的选择，碳化工艺条件的控制；学会碳化塔的操作；学会碳化塔的操作；能简单优碳化工艺流程能简单优碳化工艺流程。一、知识准备一、知识准备1 1石灰石物化性质石灰石物化性质石灰石颜色有灰石灰石颜色有灰白、茶色、褐色等，白、茶色、褐色等，单纯从色泽不能判断单纯从色泽不能判断其品质的好坏。其品质的好坏。典型的矿石时方解典型的矿石时方解石、大理石，主要成份石、大理石，主要成份是碳酸钙，其结晶大部是碳酸钙，其结晶大部分为六方晶系。化学分分为六方晶系。化学分子式为子式为CaCOCaCO3 3。一、知识准备一、知识准备1 1石灰石物化性质石灰石物化性质碳酸钙

5、的分子量碳酸钙的分子量 100.09 100.09密度密度 2.711T/M2.711T/M3 3分解温度分解温度 825825熔点熔点 1339 1339一、知识准备一、知识准备2 2、石灰石的规格、石灰石的规格应尽可能采用纯度高的石应尽可能采用纯度高的石灰石才较为经济，从而可以提灰石才较为经济，从而可以提高高COCO2 2气及石灰乳质量，提高气及石灰乳质量，提高关键设备的生产强度，减少系关键设备的生产强度，减少系统物料当量统物料当量。一般要求石灰石含碳酸钙不一般要求石灰石含碳酸钙不低于低于90%90%，其他酸性杂质如，其他酸性杂质如SiOSiO2 2+ + R2OR2O3 3以不超过以不超

6、过6%6%为佳。为佳。这样可使石灰窑生产出这样可使石灰窑生产出的的CaOCaO达到达到80%80%以上，而窑气以上，而窑气含含COCO2 2则可以达到则可以达到40%40%以上，以上，此外，氨碱厂对石灰石的粒此外，氨碱厂对石灰石的粒度有特殊要求，其直径在度有特殊要求，其直径在70150mm70150mm较为适宜。较为适宜。一、知识准备一、知识准备3 3、无烟煤（白煤）的物化性质、无烟煤（白煤）的物化性质无烟煤俗称白煤或红煤。是煤化程度最大的无烟煤俗称白煤或红煤。是煤化程度最大的煤煤。无烟煤固定碳含量高，挥发分产率低，密度。无烟煤固定碳含量高，挥发分产率低，密度大，硬度大，燃点高，燃烧时不冒烟。

7、大，硬度大，燃点高，燃烧时不冒烟。黑色坚硬，有金属光泽。以脂摩擦不致染黑色坚硬，有金属光泽。以脂摩擦不致染污，断口成介壳状，燃烧时火焰短而少烟。不污，断口成介壳状，燃烧时火焰短而少烟。不结焦。一般含碳量在结焦。一般含碳量在90%90%以上，挥发物在以上，挥发物在10%10%以以下。无胶质层厚度。下。无胶质层厚度。热值约热值约8000-85008000-8500千卡千卡/ /公斤。有时把挥公斤。有时把挥发物含量特大的称做半无烟煤；特小的称发物含量特大的称做半无烟煤；特小的称做高无烟煤。做高无烟煤。 一、知识准备一、知识准备4 4、反应的化学原理、反应的化学原理 CaCOCaCO3 3 (s)(s

8、) = = CaO(sCaO(s)+ CO)+ CO2 2 (l)(l) 煅烧反应煅烧反应燃料的燃燃料的燃烧反应烧反应C(S)+OC(S)+O2 2(g) =CO(g) =CO2 2（g g）CaO(s)+HCaO(s)+H2 2O (l) =CaO (l) =Ca（OHOH）2 2 石灰乳制备石灰乳制备任务实施任务实施一、石灰石煅烧主要设备一、石灰石煅烧主要设备石灰窑石灰窑 石灰石和固体燃料由石灰石和固体燃料由窑顶装入，在窑内自上而窑顶装入，在窑内自上而下运动，经过预热、锻烧下运动，经过预热、锻烧和冷却三个区。和冷却三个区。石灰窑石灰窑( (竖窑竖窑) )的结构如图。的结构如图。石灰窑的形式

9、很多，目前采石灰窑的形式很多，目前采用最多的是连续操作的竖窑。用最多的是连续操作的竖窑。010103030202任务实施任务实施1 1、石灰窑外观、石灰窑外观任务实施任务实施预热区预热区（2525）煅烧区煅烧区（5050）冷却区冷却区（2525）2.2.设备设备混料竖式窑混料竖式窑将石灰石及燃料预将石灰石及燃料预热并干燥，以回收窑气热并干燥，以回收窑气余热，提高热效率。余热，提高热效率。完成石灰石的煅烧完成石灰石的煅烧预热进窑的空气使石预热进窑的空气使石灰石冷却灰石冷却任务实施任务实施4 4 石灰窑剖面图图石灰窑剖面图图3 3、石灰窑操作控制要点、石灰窑操作控制要点1.1.控制要点控制要点保持

10、窑内温度的分布正常保持窑内温度的分布正常与稳定，同时为了避免空气进与稳定，同时为了避免空气进入，冲稀入，冲稀COCO2 2气体的浓度，分解气体的浓度，分解压力取微正压即可。压力取微正压即可。为了获得好的石灰质量，要求石为了获得好的石灰质量，要求石灰石块的大小均匀，其块径在灰石块的大小均匀，其块径在110110180mm180mm之间，过小则使其通风不良，之间，过小则使其通风不良，过大则不宜烧透。过大则不宜烧透。此外，生产中还应注意燃此外，生产中还应注意燃料配比和均匀；空气进量与窑料配比和均匀；空气进量与窑内情况配合；所产窑气及时排内情况配合；所产窑气及时排出；烧好的石灰随时取出，以出；烧好的石

11、灰随时取出，以保持窑温的稳定。保持窑温的稳定。3 3、石灰窑操作控制要点、石灰窑操作控制要点2.2.窑气成分窑气成分石灰窑正常生产时，从窑石灰窑正常生产时，从窑顶排出的窑气成分一般为顶排出的窑气成分一般为40%40%42%CO42%CO2 2，0.2%0.2%0.3%O0.3%O2 2，0.1%0.1%0.3%CO0.3%CO，其余为，其余为N N2 2，温度约为，温度约为85859595。窑气中还含有一定数量的固窑气中还含有一定数量的固体粉尘，因此气体出窑之后经体粉尘，因此气体出窑之后经过洗涤塔洗尘降温，再入压缩过洗涤塔洗尘降温，再入压缩机压缩后送碳化工序。机压缩后送碳化工序。二、石灰石煅烧

12、及石灰乳制备工艺条件确定二、石灰石煅烧及石灰乳制备工艺条件确定 1 1、原料规格、原料规格 挥发物在挥发物在10%10%以下。以下。无胶质层厚度。热值约无胶质层厚度。热值约8008000-85000-8500千卡千卡/ /公斤，石场公斤，石场。 CaCO CaCO3 3 % % 90% 90% ；SiSiO O2 25.5%5.5%；MgCOMgCO3 3 3.5%3.5%；R R2O2O3 3 0.5% 0.5%（R2OR2O3 3为铁铝氧为铁铝氧化物）石场。化物）石场。2 2 一般含碳量在一般含碳量在90%90%以上以上1 1 石灰石的成份规格石灰石的成份规格请用实物代替，视频展示。请用实

13、物代替，视频展示。二、石灰石煅烧及石灰乳制备工艺条件确定二、石灰石煅烧及石灰乳制备工艺条件确定 2 2、温度的选择、温度的选择窑气温度：窑气温度： CaCOCaCO3 3在在600600以下几乎不分解，当温度达到以下几乎不分解，当温度达到898898时，其分解压力达到时，其分解压力达到0.1Mpa0.1Mpa。石灰石以显著速度分。石灰石以显著速度分解所需的温度约为解所需的温度约为900900，实际，实际生产中控制在生产中控制在11001100左右左右。化灰水温控制在化灰水温控制在55655565。三、石灰石煅烧及石灰乳制备的生产过程三、石灰石煅烧及石灰乳制备的生产过程其流程简述其流程简述原料石

14、灰石和焦炭由贮运原料石灰石和焦炭由贮运工段经皮带机分别送到石灰窑工段经皮带机分别送到石灰窑前的石灰石仓和焦炭仓内，再前的石灰石仓和焦炭仓内，再经石灰石给料器，焦炭给料器经石灰石给料器，焦炭给料器进入计量槽。进入计量槽。PLCPLC控制按比例计量的混合控制按比例计量的混合料倒入吊石斗，经卷扬机提升倒料倒入吊石斗，经卷扬机提升倒入石灰窑内。空气经鼓风机鼓入入石灰窑内。空气经鼓风机鼓入石灰窑底石灰窑底， 石灰石在窑内经过石灰石在窑内经过煅烧，生成石灰和窑气煅烧，生成石灰和窑气。石灰从窑底部出灰螺旋锥、经星形出灰机卸出石灰石灰从窑底部出灰螺旋锥、经星形出灰机卸出石灰窑，溜入运灰皮带机上，再经石灰斗提机

15、送到石灰仓，窑，溜入运灰皮带机上，再经石灰斗提机送到石灰仓，窑气从石灰窑顶部出来去窑气净化系统。窑气从石灰窑顶部出来去窑气净化系统。三、石灰石煅烧及石灰乳制备的生产过程三、石灰石煅烧及石灰乳制备的生产过程其流程简述其流程简述 石灰和化灰水反应生成石灰乳，石灰乳流入灰乳石灰和化灰水反应生成石灰乳，石灰乳流入灰乳转筛，筛去细粒固体杂质后流入灰乳罐，再经灰乳泵转筛，筛去细粒固体杂质后流入灰乳罐，再经灰乳泵送到盐水工段及蒸吸工段。送到盐水工段及蒸吸工段。 石灰经石灰仓下部的石灰给料器调节给料量石灰经石灰仓下部的石灰给料器调节给料量后加入化灰机；来自蒸吸工段的温海水（温度约后加入化灰机；来自蒸吸工段的温

16、海水（温度约4545）作为化灰水与石灰同时加入化灰机内。）作为化灰水与石灰同时加入化灰机内。 灰乳含灰乳含AcaOAcaO浓度应保持在浓度应保持在150tt150tt以上，温度以上，温度9090。化灰机内未。化灰机内未消化的石灰石经化灰机尾部的筛子筛分出来，与灰乳转筛筛分出的消化的石灰石经化灰机尾部的筛子筛分出来，与灰乳转筛筛分出的细砂一起溜入返石皮带机细砂一起溜入返石皮带机。三、石灰石煅烧及石灰乳制备的生产过程三、石灰石煅烧及石灰乳制备的生产过程其流程简述其流程简述经皮带机送进返石转筛，经皮带机送进返石转筛，使返石和废砂分开后溜入各自使返石和废砂分开后溜入各自的的1#1#返石仓和废砂仓中，废

17、砂返石仓和废砂仓中，废砂经汽车运出厂外经汽车运出厂外， 返石则经返石则经1#1#返石斗提机提升至贮藏量更返石斗提机提升至贮藏量更大的大的2#2#返石仓。返石仓。从从2#2#返石仓出来的返石经返石仓出来的返石经2#2#返石斗提机送至石焦贮运皮返石斗提机送至石焦贮运皮带机上，与原料石灰石一起分带机上，与原料石灰石一起分配到各个石灰石仓中。配到各个石灰石仓中。三、石灰石煅烧及石灰乳制备的生产过程三、石灰石煅烧及石灰乳制备的生产过程经皮带机送进返石转筛，经皮带机送进返石转筛，使返石和废砂分开后溜入各使返石和废砂分开后溜入各自的自的1#1#返石仓和废砂仓中，返石仓和废砂仓中，废砂经汽车运出厂外废砂经汽车

18、运出厂外。返石则经返石则经1#1#返石斗提机提返石斗提机提升至贮藏量更大的升至贮藏量更大的2#2#返石仓。返石仓。从从2#2#返石仓出来的返石经返石仓出来的返石经2#2#返返石斗提机送至石焦贮运皮带机石斗提机送至石焦贮运皮带机上，与原料石灰石一起分配到上，与原料石灰石一起分配到各个石灰石仓中。各个石灰石仓中。三、石灰石煅烧及石灰乳制备的生产过程三、石灰石煅烧及石灰乳制备的生产过程石灰消化过程中有大量热石灰消化过程中有大量热量以蒸汽形式排出，排气中含量以蒸汽形式排出，排气中含有石灰粉尘，用蒸吸工段来的有石灰粉尘，用蒸吸工段来的一部分温海水通过化灰机热回一部分温海水通过化灰机热回收器喷淋排气收器喷

19、淋排气。从窑顶出来的含从窑顶出来的含COCO2 2 404043%43%、温、温度在度在8080140140、压力为、压力为150150300Pa300Pa的的窑气先经过旋风除尘器除去部分粉尘后窑气先经过旋风除尘器除去部分粉尘后进入窑气洗涤塔，用海水进一步除去粉进入窑气洗涤塔，用海水进一步除去粉尘并被冷却到尘并被冷却到4040以下。以下。一方面可使排气中的粉尘被洗涤下来一方面可使排气中的粉尘被洗涤下来从而达到排放标准，另一方面温海水的温从而达到排放标准，另一方面温海水的温度由度由4040提高到提高到60606565。 洗涤后的温海洗涤后的温海水流进地下杂水罐，和所有地面杂水混合水流进地下杂水罐

20、，和所有地面杂水混合后，通过杂水泵送到化灰机化灰。后，通过杂水泵送到化灰机化灰。三、石灰石煅烧及石灰乳制备的生产过程三、石灰石煅烧及石灰乳制备的生产过程从洗涤塔出来的窑气从洗涤塔出来的窑气进入电除尘器，最终使窑进入电除尘器，最终使窑气含尘量低于气含尘量低于20mg/m20mg/m3 3，送压缩工段。送压缩工段。出石灰窑的石灰在运出石灰窑的石灰在运输过程中产生的石灰粉尘输过程中产生的石灰粉尘气体，经玻璃袋除尘器收气体，经玻璃袋除尘器收集净化，净化后的气体达集净化，净化后的气体达标排空，粉尘经地下杂水标排空，粉尘经地下杂水罐回收进化灰机。罐回收进化灰机。三、石灰石煅烧及石灰乳制备的生产过程三、石灰

21、石煅烧及石灰乳制备的生产过程流程图如下流程图如下四、石灰石煅烧及石灰乳制备的注意事项四、石灰石煅烧及石灰乳制备的注意事项石灰石煅烧是吸热分解的过石灰石煅烧是吸热分解的过程，要消耗大量的热能，入窑的程，要消耗大量的热能，入窑的石块要配入供热所需的燃料并通石块要配入供热所需的燃料并通入助燃所需的空气。煤焦配比率入助燃所需的空气。煤焦配比率（简称配焦比）主要以焦的发热（简称配焦比）主要以焦的发热量与粗石灰的烧成质量而增减，量与粗石灰的烧成质量而增减，不能过高或过低，以免石灰严重不能过高或过低，以免石灰严重过烧或生烧。过烧或生烧。焦石须经充分预热达到一定温焦石须经充分预热达到一定温度以后，才能分别在窑

22、内进行较完度以后，才能分别在窑内进行较完全的燃烧和分解反应，为此应做到全的燃烧和分解反应，为此应做到均衡上石与出灰，应保持窑顶石层均衡上石与出灰，应保持窑顶石层高度（石层至窑顶空间一般控制在高度（石层至窑顶空间一般控制在3.3-3.5m3.3-3.5m），保持窑中部反应区及），保持窑中部反应区及下部冷却区的稳定。下部冷却区的稳定。四、石灰石煅烧及石灰乳制备的注意事项四、石灰石煅烧及石灰乳制备的注意事项窑气由窑气由N N2 2、COCO2 2、O O2 2、COCO及及H H2 2O O（g g）等组成，在一定的排气）等组成，在一定的排气温度和压力下，窑气的温度和压力下，窑气的COCO2 2浓度

23、浓度越高，体积当量越小，不仅使越高，体积当量越小，不仅使生产中的热损失小，而且可以生产中的热损失小，而且可以增加制碱的产量。增加制碱的产量。操作上除严格控制煅烧过操作上除严格控制煅烧过程适当的配焦比、上石量、温程适当的配焦比、上石量、温度和压力外，还要严格控制过度和压力外，还要严格控制过剩空气，以免进气过多。剩空气，以免进气过多。窑气需通过洗涤充分降温除尘，再窑气需通过洗涤充分降温除尘，再经电除尘器进一步除尘，使气温和含尘经电除尘器进一步除尘，使气温和含尘量完全符合工艺要求，以确保压缩机的量完全符合工艺要求，以确保压缩机的打气效率和使用期。打气效率和使用期。四、石灰石煅烧及石灰乳制备的注意事项

24、四、石灰石煅烧及石灰乳制备的注意事项石灰石中含有石灰石中含有SiOSiO2 2、Fe2OFe2O3 3、Al2OAl2O3 3等杂质，等杂质，这些杂质在这些杂质在CaSCaS中成为助焙剂，在达到一定高温中成为助焙剂，在达到一定高温度时即与氧化钙作用生成低熔点瘤块度时即与氧化钙作用生成低熔点瘤块。四、石灰石煅烧及石灰乳制备的注意事项四、石灰石煅烧及石灰乳制备的注意事项防止结防止结瘤块的瘤块的措施措施选用含有选用含有SiOSiO2 2、Fe2OFe2O3 3、Al2OAl2O3 3等杂质低的石灰石为原料。等杂质低的石灰石为原料。根据杂质含量控制煅烧温度。根据杂质含量控制煅烧温度。控制好燃料粒度，布

25、料均匀。控制好燃料粒度，布料均匀。四、石灰石煅烧及石灰乳制备的注意事项四、石灰石煅烧及石灰乳制备的注意事项化灰时应采用温度适化灰时应采用温度适宜的化灰水，一般水温控制宜的化灰水，一般水温控制在在55655565。化灰水温度适。化灰水温度适当，石灰水化灰速度快，当，石灰水化灰速度快，Ca(OH)Ca(OH)2 2在水中分散度好，在水中分散度好，不仅可以加快蒸氨反应，而不仅可以加快蒸氨反应，而且由于回收热量高，消耗蒸且由于回收热量高，消耗蒸汽也可减少。石灰乳温度要汽也可减少。石灰乳温度要求控制在求控制在9090以上。以上。Ca(OH)Ca(OH)2 2在水中的溶解度在水中的溶解度很小，仅很小，仅1%1%左右。生产上要左右