Транспортирование и дозирование.

В известковом производстве для транспортирования и дози­рования известняка, мела, извести и каменного угля применяют машины непрерывного и периодического транспорта. Машины непрерывного транспорта предназначены для перемещения порошкообразных, сыпучих, кусковых материалов и штучных гру­зов непрерывным потоком на сравнительно большие расстояния (до 2 км) по определенной траектории. Машины периодического транспорта предназначены для перемещения материалов опреде­ленными порциями-дозами на коротком участке пути и называ­ются дозаторами или питателями.

К машинам непрерывного транспорта относятся: ленточные, пластинчатые, ковшовые, винтовые конвейеры и пневмовинтовые насосы.

Различают следующие типы конвейеров:

Ленточные конвейеры применяют для непрерывного перемещения крупно- и мелкокускового известняка, мела и ка­менного угля.

Ленты бывают прорезиненные и стальные. Прорезиненные ленты выпускают шириной от 300 до 2000 мм. Стандартные лен­ты работают надежно лишь при температурах от —25 до +50°С. По специальному заказу изготавливают ленты для работы при температуре до 100° С. Стальные ленты выпускают ши­риной 400—600 мм, их применяют при температуре от 120 до 350° С. Угол наклона для большинства ленточных транспортеров составляет 18-23°.

Пластинчатые конвейеры применяются для переме­щения горячей (80-И 60° С) комовой извести от выгрузочных устройств печей до приемных воро­нок дробилок или бункеров. Пластинчатые кон­вейеры позволяют подавать материал под большим углом, чем ленточпые.

В пластинчатом конвейере применена пластин­чатая лента в виде стальных звеньев, соединен­ных при помощи стальных пальцев, на которых свободно вращаются ролики. Верхнюю рабочую и нижнюю холостую ветви пластинчатого конвейе­ра поддерживают ролики, которые катятся по верхним и нижним направляющим металлической рамы.

Ковшовые конвейеры (элеваторы) предназначены для перемещения мелкокусковых и порошкообразных материалов под большим уг­лом к горизонту или вертикально. Тяговым орга­ном элеватора служит бесконечная лента или цепь с жестко закрепленными на ней ковшами.

Винтовые конвейеры (шнеки) предназначены для транспортирования сухих мелкозернистых и пылевидных мате­риалов (известь, известняковая мука, пыль).

Пневмовинтовые насосы применяют в системах пневмотранспорта нагнетательного типа для перемещения моло­той извести и известняковой муки.

Обжиг.

В процессе обжига чистых карбонатных пород происходит процесс теплового разложения карбонатов кальция и магния с поглощением тепла по уравнениям:

Карбонаты разлагаются на окислы кальция СаО и магния MgO (известь) и углекислый газ который улетучивается.

При полном разложении 1 кг углекислого кальция образует­ся 0,56 кг СаО и 0,44 кг . Следовательно, для получения 1 кг СаО требуется

При полном разложении 1 кг образуется 0,477 кг MgO и 0,523 кг . Следовательно, для получения 1 кг MgO требуется

Количество тепла, которое необходимо затратить для разло­жения при атмосферном давлении и температуре 15°С 1 кг , равно 425 ккал и для разложения 1 кг — 310 ккал.

Теоретически для получения 1 кг СаО необходимо затратить тепло в количестве: 425x1,786 ≈ 760 ккал. Для получения 1 кг MgO необходимо затратить тепло в количестве: 310x2,1 ~ ~650 ккал, т. е. на 14,5% меньше.

На скорость разложения карбонатов решающее влияние оказывает температура. Разложение начинается при 600° С, но реакция не идет до конца и протекает медленно. Пол­ное разложение происходит примерно при температуре 900°С. Разложение начинается при температуре 40(гС, полное разложение происходит начиная с 710°С.

Скорость реакции разложения карбонатов кальция и маг­ния растет с уменьшением давления газа , однако колеба­ния концентрации в печных газах (25—40%) не оказывают существенного влияния на ведение обжига.

Рассмотрим основы процесса обжига карбоната кальция. Время полного термического распада зависит от тем­пературы обжига, плотности карбонатной породы и размера ее кусков.

Разложение в куске и основное количество тепла дис­социации (разложения) сосредоточено на некоторой границе (поверхности), величина и положение которой непрерывно ме­няются. Граница между наружным обожженным слоем и внут­ренним необожженным называется зоной диссоциации. Эта гра­ница хорошо видна на изломе куска извести с недожогом.

При повышении температуры обжига выше 900°С скорость разложения известняка резко возрастает. Так, если скорость продвижения зоны диссоциации при температуре 950°С принять за единицу, то при температуре 1050°С она увеличится в 1,8 ра­за, а при 1150°С — в 4 раза. Отсюда следует, что температура обжига является основным фактором в увеличении производи­тельности печи.

Повышение плотности природных карбонатов кальция тре­бует увеличения температуры их разложения, поэтому темпера­тура обжига мраморов и известняков высокой плотности долж­на быть на 50—80°С выше температуры обжига рыхлого и ме­лового сырья.

По мере того как кусок известняка обжигается, увеличивает­ся толщина слоя извести на его поверхности. Вследствие высо­кой пористости коэффициент теплопроводности СаО в 3 раза ниже, чем известняка, что уменьшает подвод тепла к границе диссоциации. Таким образом, время полного разложения куска известняка зависит не только от температуры обжига, но и от его линейного размера.

На время разложения оказывает влияние форма кусков из­вестняка. Время полного разложения куска известняка непра­вильной округлой формы в 1,5—2 раза меньше времени обжига равного ему по объему куска в виде плиты.

Продолжительность полного разложения кусков известняка различного размера при данной температуре пропорциональна квадрату линейного размера куска. Поэтому для получения равномерно (одинаково) обожженной извести необходимо, чтобы исходное сырье имело близкие по размеру куски.

При нагревании кальциевого известняка до температуры разложения образуется СаО, обладающий максимальной ско­ростью соединения с водой, т. е. минимальным временем гашения. При дальнейшем прокаливании образовавшейся окиси каль­ция происходит спекание материала, выражающееся в сраста­нии мелких кристаллических зерен СаО в крупное многокрис­таллическое тело.

С увеличением температуры и времени прокаливания про­исходит рост кристаллов, называемый процессом рекристалли­зации. Процесс рекристаллизации сопровождается повышением плотности и прочности извести и замедлением скорости ее га­шения.

Прокаливание чистой СаО в интервале температур 950— 1350°С приводит к росту ее кристаллов до размера 5—10 мк и увеличению в два-три раза времени гидратации, но не ска­зывается на количестве активного СаО. При прокаливании чистого известняка (с содержанием примесей менее 2%) в те­чение 1 ч в температурном интервале 1350—1400°С происхо­дит образование перекристаллизованной (пережженной) из­вести (кристаллы СаО более 10 мк) в пределах 9—20%. По­этому обжиг в печах на газообразном или жидком топливе чистых кальциевых известняков при температуре до 1300°С не приводит к появлению пережженной извести, а сопровож­дается получением активной извести со сроками гашения до 20 мин.

Природные карбонаты кальция обычно содержат определен­ное количество и примесей. Примеси входят также в зольную часть топлива. Наиболее распространены примеси в виде кремнезема ( ), полуторных окислов ( ) и сульфата кальция ( ).

Влияние на свойства извести состоит в следующем. Разложение доломитизированного известняка идет в две ста­дии: вначале разлагается , а затем при более высокой температуре . Образовавшаяся при 700—750°С окись магния при дальнейшем нагревании спекается и рекристаллизуется, теряя при этом в значительной степени способность к гидратации. Чем выше температура обжига, тем больше вре­мени затрачивается на гидратацию прокаленного MgO. Полу­ченная длительным обжигом (в шахтной или вращающейся печи) при температуре 1100—1300°С MgO в обычных условиях гидратирует полностью только через несколько дней и даже недель.

Содержание кремнезема ( ) в чистых известняках обыч­но не превышает 2%, но в мергелистых достигает 5—15%. взаимодействует с СаО в твердом состоянии уже при 700— 800° С, образуя силикаты кальция (в основном двухкальциевый силикат — 2CaO· , или белит), которые представляют собой тугоплавкие соединения и при 1300—1400°С не образуют плава. Полученные в процессе обжига силикаты кальция сни­жают количество активной СаО в извести, так как она находит­ся в них в связанном виде.

Взаимодействие СаО с и происходит при тем­пературе 900—1200°С с образованием новых соединений — фер­ритов и алюминатов кальция ( ; ; ), обладающих низкой вязкостью и низкой темпе­ратурой плавления (так называемой жидкой фазы). Жидкая фаза обволакивает зерна СаО, образуя медленногасящуюся известь.

Присутствие в извести способствует понижению тем­пературы образования жидкой фазы и значительно замедляет процесс гидратации извести. Следовательно, окись кальция в извести может находиться в свободном и связанном состоянии.

Связанной окисью кальция называется СаО, вступившая во взаимодействие с примесями с образованием новых химических соединений (силикатов и алюмоферритов кальция). Эта часть воздушной извести представляет собой безвозвратные потери окиси кальция, тогда как для гидравлической извести силикаты кальция (белит) являются необходимыми минералами.

Свободной СаО называется окись кальция, находящаяся в виде кристаллов СаО.

Таким образом, к свободным окислам СаО и MgO относятся активные СаО и MgO, ошлакованные и оплавленные частицы активной СаО и перекристаллизованные окислы СаО и MgO.

Под «недожогом» извести понимают неразложившуюся часть известняка, которая находится в куске под слоем хорошо обож­женной извести. «Недожог» легко обнаружить, взяв в руки кус­ки извести, так как куски с «недожогом» тяжелее полностью обожженных. Расколов такой кусок, можно увидеть ядро серо­го цвета, состоящее из неразложившегося .

«Недожог» в извести снижает ее качество за счет уменьше­ния содержания СаО. Причиной появления «недожога» извести являются нарушения технологии процесса обжига.

Под «пережогом» извести понимают ту ее часть, которая в естественных условиях не взаимодействует с водой в принятые сроки гашения. К «пережогу» относятся рекристаллизованные окислы СаО и MgO, а также ошлакованные и оплавленные частицы активной окиси кальция. «Пережог» извести внеш­не представляет собой ошлакованные и оплавленные утяже­ленные куски извести темноватого цвета, имеющие плотную структуру.

Вредное влияние «пережога» извести состоит в том, что он попадает в отходы при гашении (чистая потеря извести), гасится в силикатных изделиях (при автоклавной обработке), в кладке или штукатурке, вызывая их разрушение. Снижение количества «пережога» в комовой кальциевой извести (за счет ошлакован­ных и оплавленных частиц активной СаО) можно получить при ее тонком измельчении.

Причиной появления «пережога» извести является нарушение требований, предъявляемых к сырью (превышение содержания в нем и глинистых примесей), топливу (повышенная золь­ность) и режиму обжига (резко завышенная температура обжи­га, перерасход топлива и т. п.).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: