影響沉淀碳酸鈣沉降體積諸因素探索

/影響沉淀碳酸鈣沉降體積諸因素探究在沉淀碳酸鈣生產(chǎn)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(dá)到提高、穩(wěn)定其沉降體積的目的,調(diào)控好以下生產(chǎn)工藝諸因素是緊要的。1石灰石煅燒1.1石灰石對沉淀碳酸鈣沉降體積的影響重要取決于石灰石的化學(xué)成份、物理性質(zhì)、燃料燃燒熱強(qiáng)度和石灰石煅燒速度。影響石灰石質(zhì)量的化學(xué)成份重要是Fe2O3、Al2O3和堿類物質(zhì)等雜質(zhì)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(jié)過程,從而常常攔阻石灰石的完全分解,降低生石灰的化學(xué)反應(yīng)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(jī)械強(qiáng)度也是緊要的。達(dá)不到煅燒要求的石灰石機(jī)械強(qiáng)度差,在石灰窯內(nèi)煅燒時易碎裂,窯內(nèi)產(chǎn)出的生石灰不但灰塊小而易成粉狀。其化學(xué)反應(yīng)活性也減弱。但有些致密堅(jiān)硬的石灰石（粗晶結(jié)構(gòu)）可能燒制出特別疏松、幾乎散狀成粉的石灰石。無疑,這的化學(xué)反應(yīng)活性也是減弱的。生石灰化學(xué)反應(yīng)活性的強(qiáng)弱,影響著Ca（OH）2溶液中固相粒子的質(zhì)量。制約著沉淀碳酸鈣粒徑的大小。生產(chǎn)實(shí)踐也足以證明這點(diǎn)。如在生石灰消化過程中摻加一些化學(xué)反應(yīng)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(xué)反應(yīng)活性強(qiáng)的生石灰產(chǎn)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(chǎn)工藝要求的石灰石在石灰窯內(nèi)的煅燒速度取決于燃料質(zhì)量。對燃料的質(zhì)量要求,它不但要充足石灰石燃燒所需的發(fā)熱量,而且還要有較強(qiáng)的活性,適合的燃料比和良好的熱穩(wěn)定性,以保證燃燒熱強(qiáng)度。燃燒的煅燒熱強(qiáng)度決議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(qiáng)度成正比。同時,我們應(yīng)注意的是,前面我們已提到,由于某些石灰石在石灰窯內(nèi)煅燒過程中極易碎裂并會成粉狀。這種情形同樣會攔阻石灰石的分解速度,其經(jīng)煅燒后從窯內(nèi)卸出的生石灰的化學(xué)反應(yīng)活性會受到肯定影響。石灰石在石灰窯內(nèi)有充足的燃燒熱強(qiáng)度作保證,才能在較短的煅燒時間內(nèi)得到完全順當(dāng)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(qiáng)的化學(xué)反應(yīng)活性。否則,生石灰的化學(xué)反應(yīng)活性會減弱。尤其是熱穩(wěn)定性差,或燃料比過高的燃料很難充足石灰石在石灰窯內(nèi)煅燒時所需的熱強(qiáng)度,對燃料的要求同時還應(yīng)考慮其粘結(jié)性和灰熔點(diǎn)對石灰石在石灰窯內(nèi)煅燒時的影響。1.3燃料與空氣比石灰石在石灰窯內(nèi)煅燒時,除需配供質(zhì)地合格、數(shù)量肯定的燃料外,還需保持燃料與空氣具有適合的配比。當(dāng)空氣過剩系數(shù)為1.05～1.25時能保證石灰窯的正常操作。否則,會因石灰窯煅燒情形的更改,減弱生石灰化學(xué)反應(yīng)活性。當(dāng)石灰窯的給風(fēng)量偏高時,它不但會加添窯內(nèi)熱量損失,減弱石灰石分解速度,影響生石灰化學(xué)反應(yīng)活性,同時也降低了窯氣中CO2含量,它們不利中和反應(yīng)過程中生成物沉淀碳酸鈣的生成,其沉降體積往往偏低；當(dāng)石灰窯的給風(fēng)量小時,石灰石在窯內(nèi)完全順當(dāng)分解所需的煅燒溫度不足,其生燒狀態(tài)的生石灰化學(xué)反應(yīng)活性明顯不強(qiáng),同時石灰窯中CO2濃度也顯著降低,這種情形將延緩中和反應(yīng)速度,其沉降體積的提高和穩(wěn)定受到制約。尤其是自然給風(fēng)的石灰窯,要依據(jù)四時季節(jié)氣候變化如溫度、風(fēng)向、雨雪量等,適時調(diào)整燃料和石灰石的配比,以適應(yīng)自然給風(fēng)量的變化,確保石灰石在窯內(nèi)正常煅燒所需溫度,使得石灰石具有較強(qiáng)的化學(xué)反應(yīng)活性。1.4石灰石與燃料配比生石灰窯內(nèi)煅燒時,若石灰石與燃料配比失當(dāng),石灰窯內(nèi)煅燒溫度得不到保障,從窯內(nèi)卸出的生石灰不是過燒（或硬燒）就是生燒。同時,窯氣中CO2含量也隨之削減。這種現(xiàn)象的顯現(xiàn),降低了中和反應(yīng)過程中反應(yīng)物的濃度,大大減緩了中和反應(yīng)速度,難以保證沉淀碳酸鈣沉積體積的穩(wěn)定和提高。2生石灰消化2.1生石灰生石灰的質(zhì)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(yán)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(yán)重硬燒的生石灰是當(dāng)石灰石在煅燒溫度分解時,形成細(xì)晶體多孔結(jié)構(gòu),強(qiáng)活性的CaO。當(dāng)連續(xù)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(jié)晶,其細(xì)晶體變?yōu)榇志w,并開始燒結(jié)。即顯現(xiàn)過燒或硬燒石灰。燒結(jié)過程伴隨著CaO結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步密實(shí),它的化學(xué)反應(yīng)活性進(jìn)一步減弱。生燒石灰由于它存在著末分解或分解不完的CaCO3,明顯它的化學(xué)反應(yīng)活性極弱。略有過燒、生燒的石灰其化學(xué)反應(yīng)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(yīng)性強(qiáng),比表面大,總氣孔體積大等特點(diǎn)。它在與水反應(yīng)時,濃度急劇增高,結(jié)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(chǎn)高沉降體積沉淀碳酸鈣所需的優(yōu)質(zhì)生石灰。2.2消化用水由于水資源的缺短,特別是生態(tài)環(huán)境保護(hù)的需要,沉淀碳酸鈣生產(chǎn)過程中產(chǎn)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(chǎn)工藝操作掌控有誤,其含量過高時,用其進(jìn)行生石灰消化得到的Ca（OH）2溶液進(jìn)中和反應(yīng)時,它可促成大晶體粒子沉淀碳酸鈣的形成。另外,掌控消化用水溫度,盡量削減生石灰消化反應(yīng)放熱損失,有助加強(qiáng)生石灰水化作用的速度。有助削減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(jīng)消化精制得到的Ca（OH）2溶液溫度不能過高,應(yīng)掌控在適當(dāng)幅度內(nèi)。這是由于適合的Ca（OH）2溶液溫度,利于其固相粒子參加中和反應(yīng)時微細(xì)晶體粒子的生成。3中和反應(yīng)3.1Ca（OH）2溶液沉淀碳酸鈣沉降體積往往與中和反應(yīng)生成物溶液的濃度、溫度等有關(guān)。在生產(chǎn)工藝操作過程中應(yīng)調(diào)控的是Ca（OH）2溶液濃度,必需保證中和反應(yīng)向有利生成物沉淀碳酸鈣生成方向進(jìn)行。適當(dāng)提高Ca（OH）2溶液濃度,使液相內(nèi)的粒子處于飽和狀態(tài)。有利加速中和反應(yīng)的進(jìn)行,提高結(jié)晶速度。利于微細(xì)結(jié)晶粒子的生成。但應(yīng)考慮的是參加化學(xué)反應(yīng)的Ca（OH）2溶液濃度的調(diào)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(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的中和時間,也就是說加快它們的化學(xué)反應(yīng)速度,對微細(xì)沉淀碳酸鈣粒子的產(chǎn)生有益。縮短中和反應(yīng)時間的關(guān)鍵是提高石灰窯氣中CO2含量。因在生產(chǎn)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含量的加添則非立桿見影。縮短中和反應(yīng)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(shè)備、選擇與石灰窯相匹配的輸送機(jī)械、設(shè)計高徑比合理的中和塔等也是相當(dāng)緊要的。常用的一般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剩空氣系數(shù),而燃料的消耗量又盡可能降低、石灰窯卸灰裝料系統(tǒng)又有良好的密封裝置。石灰窯氣中CO2含量通?？蛇_(dá)35%以上。3.3石灰窯流速依據(jù)石灰窯氣冷卻凈化設(shè)備操作參數(shù)、中和塔高徑比,確定合理