Технология неорганических веществ и минеральных удобрений (стр. 52 )

Съем стандартной извести с 1м2 сечения печи составляет от 7 до 14 т/сутки и зависит от качества сырья, размеров куска обжигаемого материала, конструкции и размеров печи, интенсивности обжига и от тщательного соблюдения норм технологического режима.

Основная аппаратура

Известково-обжигательная печь состоит из трех основных частей: шахты, загрузочного и разгрузочного механизмов.

Вертикальная кирпичная шахта известковых печей может иметь различные размеры. Встречаются печи, у которых внутренний диаметр шахты составляет от 2.3 до 8 м, а высота от 12.3 до 35 м. С увеличением диаметра печи растет ее производительность, и вместе с тем затрудняется равномерное распределение шихты и воздуха по ее сечению. С увеличением высоты печи возрастает время контакта фаз, но снижаются потери тепла с уходящими известью и газом, что способствует снижению расхода топлива и повышению концентрацииСО2 в газе. С другой стороны с увеличением высоты печи растет сопротивления слоя шихты, а следовательно, возрастают затраты энергии на подачу воздуха.

Наибольший внутренний диаметр применяемых на отечественных заводах печей составляет 6.2м, а высота шахты–22.5м. Форма шахты цилиндрическая. Производительность такой печи достигает 300-310 т/сутки стандартной (85% СаО) извести.

8.3.Приготовление известкового молока.

8.3.1.Физико-химические основы процесса гашения извести.

При гашении содержащегося в извести оксида кальция водой, взятой в стехиометрическом соотношении

СаО(тв) + Н2О (ж) → Са(ОН)2 (тв) +65.5 кДж (6)

Образуется твердый рассыпчатый порошок, называемый пушонкой. В воде Са(ОН)2 растворяется плохо, причем с повышением температуры его растворимость уменьшается. Так, при 00С в 100 г воды растворяется 0.185 г, а при 1000С всего лишь 0.077г. При растворении Са(ОН)2 в воде выделяется тепло, количество которого зависит от концентрации полученного раствора.

Вследствие малой растворимости Са(ОН)2 для разложения хлорида аммония в отделении дистилляции применяют суспензию гидроксида кальция в воде., называемую известковым молоком, причем в реакцию с хлоридом аммония вначале вступает Са(ОН)2, находящийся в растворе

Са(ОН)2(р) +2NН4Сl(р) → СаСl2(р) +2NН3(ж) +2Н2О (ж) +13.1 кДж (7)

По мере расходования Са(ОН)2 происходит его дальнейший переход в раствор из твердой фазы. В результате скорость разложения хлорида аммония будет зависеть от скорости растворения Са(ОН)2, а следовательно, и от гидродинамических условий процесса (интенсивности перемешивания, величины поверхности контакта фаз, которая, в свою очередь, зависит от степени дисперсности гидроксида кальция – мелкие частицы растворяются быстрее).

Степень дисперсности известкового молока особенно заметно влияет на конечную стадию разложения хлорида аммония тогда, когда концентрация ионов Са+2(СаСl2) в растворе резко возрастает, а содержание NН4Сl и Са(ОН)2 снижается. Чем выше дисперсность известкового молока, тем при прочих равных условиях больше Са(ОН)2 будет находиться в растворенном виде и тем выше скорость разложения NН4Сl.

Кроме того, высокодисперсная суспензия труднее расслаивается, т. е. дольше сохраняет свою однородность, что важно при ее транспортировании через трубопроводы.

Степень дисперсности суспензии Са(ОН)2 в значительной мере зависит от факторов, определяющих скорость гашения СаО. Чем больше скорость гашения, тем выше степень дисперсности получаемого известкового молока. Так при повышении температуры воды, подаваемой на гашение, возрастает не только его скорость, но и степень дисперсности получаемой суспензии. На содовых заводах начальная температура подаваемой воды составляет 60-800С.

Количество подаваемой на гашение воды также влияет на скорость гашения, а, следовательно, и на степень дисперсности получаемой суспензии. Если к извести добавить столько воды, сколько требуется для получения пушонки – 100% Са(ОН)2, то степень дисперсности полученного порошка будет ниже степени дисперсности известкового молока, образующегося при двух-трехкратном избытке воды по отношению к СаО. Это объясняется тем, что при большем количестве воды известь гасится быстрее. Меньшая степень дисперсности пушонки является одной из причин, препятствующих ее использованию для разложения хлорида аммония в процессе регенерации аммиака.

На содовых заводах с целью снижения нагрузки отделения дистилляции по жидкости известковое молоко готовят возможно более концентрированным. Однако предельно-возможная концентрация суспензии ограничена ее вязкостью, которая уменьшается с повышением температуры. Поэтому высокая температура гашения позволяет получать высокодисперсные известковое молоко со значительным содержанием в нем Са(ОН)2.

Рис.4 Зависимость продолжительности гашения от температуры.

Качество известкового молока зависит от качества извести. Примеси (особенно Аl2О3) повышают вязкость молока. Большое значение имеет температура обжига карбонатного сырья: чем она выше, тем медленнее гасится полученная известь и тем менее дисперсным получается известковое молоко. Зависимость продолжительности гашения извести от температуры обжига показана на рис.4. Если температура обжига превышает 13500С, получаемая известь практически не гасится водой.

8.3.2.Технологическая схема получения известкового молока.

Технологическая схема получения известкового молока включает две основные операции: гашение извести горячей водой и очистку известкового молока от крупных кусков необожженного карбонатного сырья, мелких зерен недопала, перекала и других нерастворимых примесей.

Схема приготовления известкового молока показана на рис.5. Из рабочего бункера 2 известь подается лотковым питателем 1 во вращающийся барабан-гаситель 3, куда одновременно поступает нагретая вода и вода после промывки отбросных примесей извести (слабое известковое молоко) При гашении в гасителе 3 образуется известковое молоко с примесью твердых частиц различного размера, которое поступает в сортировочный барабан 5, представляющий собой сито с отверстиями размером 40 мм. Сортировочный барабан является продолжением гасителя, вращается вместе с ним и служит для отделения от известкового молока крупных частиц недопала. В конце барабана 5 эти куски промываются горячей водой, поступают на транспортер 6 и передаются в известковые печи для повторного обжига.

Сортировочный барабан 5 заключен в кожух, оборудованный двумя вытяжными трубами для удаления образующегося в гасителе пара. Одна труба идет к конденсатору 4, где пар из гасителя подогревает воду, расходуемую на гашение, а вторая труба выведена в атмосферу на случай ремонта или чистки конденсатора.

Рис. 13. Технологическая схема приготовления известкового молока:

/ — лотковый питатель; 2 — рабочий бункер; 3 — барабан-гаситель; 4 — конденсатор - 5 — сортировочный барабан для крупного недопала; 6 — транспортер; 7 — сортировочный ба­рабан для мелкого недопала; 8 — шнек; 9 — шаровая мельница мокрого помола; 10—-мешалка неочищенного слабого известкового молока; // — виброгрохот; 12 — мешалка очищенного слабого известкового молока; 13 — мешалка отбросного шлама - 14 — класси­фикатор; 15 — мешалка концентрированного известкового молока

Известковое молоко вместе с твердыми частицами размером менее 40 мм, проходящими через отверстие в барабане 5, поступает в сортировочный барабан 7: вращающееся перфорированное сито с отверстиями 2*10мм. Здесь от известкового молока отделяются частицы размером более 2 мм, и оно, пройдя сито, попадает в конусообразный приемник кожуха, в который заключен сортировочный барабан, и далее подвергается окончательной очистке от примесей в классификаторе 14.

Оседающий на дно классификатора шлам выгребается реечным механизмом, промывается горячей водой и поступает в мешалку шлама 13. Концентрированное молоко, освобожденное от шлама, подается в мешалку известкового молока 15 и далее в отделение дистилляции.

Оставшиеся в сортировочном барабане 7 твердые частицы размером более 2 мм при вращении барабана постепенно перемещаются вдоль него и выгружаются в шнек 8, с помощью которого они передаются на шаровую мельницу мокрого помола 9. В мельнице одновременно с размолом происходит гашение извести, вскрываемой при размоле кусков. Образующееся в мельнице слабое известковое молоко вместе с примесями перетекает в мешалку 10 и далее для очистки от шлама откачивается центробежным насосом в виброгрохот 11. Шлам из виброгрохота поступает в мешалку отбросного шлама 13, а очищенное слабое известковое молоко направляется в мешалку 12, откуда насосом подается в гаситель.

Шлам из классификатора и гидрогрохота разбавляется в мешалке 13 отбросной жидкостью дистиллера и с помощью центробежного насоса передается в отброс.

Технологический режим отделения.

К наиболее важным регламентируемым показателям, характеризующим качество известкового молока и обеспечивающим нормальную работу отделения дистилляции, относятся концентрация Са(ОН)2 или свободного СаО и температура известкового молока. На содовых заводах концентрацию свободного СаО в известковом молоке называют титром молока, так как ее определяют титрованием молока соляной кислотой в присутствии индикатора – фенолфталеина.

Для производства необходимо, чтобы содержание Са(ОН)2 в известковом молоке было возможно выше, так как при этом уменьшается объем дистиллерной жидкости, а следовательно, повышается производительность отделения дистилляции, снижаются расход пара и потери извести и аммиака с отбросной жидкостью дистиллера. Однако при чрезмерно высокой концентрации Са(ОН)2, повышается вязкость суспензии, затрудняется работа гасителя и других аппаратов для очистки молока от примесей.

Количество отбросов после очистки молока зависит от качества извести, на которое в свою очередь влияет качество и степень обжига карбонатного сырья, режим работы известковых печей и т. д.

Основная аппаратура отделения.

Гаситель извести представляет собой барабан диаметром 1.75 –2.5 м и длиной 12-15 м, опирающийся бандажами на две пары роликов и вращающийся с частотой 3-6 об/мин. Барабан устанавливают с уклоном 0.50 в сторону выхода известкового молока. С обеих сторон гаситель закрыт крышками, имеющими центральные отверстия через которые подается с одной стороны известь, вода и слабое известковое молоко, а с другой – выгружаются концентрированное известковое молоко и крупные твердые отбросы.