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。化學(xué)式Ca(OH)2，俗稱熟石灰、消石灰，水溶液稱作澄清石灰水。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(qiáng)堿。氫氧化鈣是二元強(qiáng)堿，但微溶于水。氫氧化鈣在工業(yè)中有廣泛的應(yīng)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)氫氧化鈣的消化過程。
氧化鈣與水消化越完全，氫氧化鈣的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化反應(yīng)（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(yīng)，會產(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(yīng)產(chǎn)物的轉(zhuǎn)移速度小于水化反應(yīng)速度的結(jié)果。氧化鈣在轉(zhuǎn)化為氫氧化鈣粉末過程中，外觀體積增大。
▼碳酸鈣、氧化鈣、氫氧化鈣關(guān)系表
石灰和氫氧化鈣的反應(yīng)式：
2、常用的概念和參數(shù)
（1）石灰石含98%碳酸鈣
——以原料表示。
——說明原料的純度，為98%，其余存在2%的雜質(zhì)。
（2）以52%氧化鈣來表示
——以最終產(chǎn)物來表示。
——說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。實際看煅燒程度。
——石灰中氧化鈣含量，如含量91%，就是說一噸石灰中有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(zhuǎn)化為氫氧化鈣的氧化鈣。生燒部分在消化過程中不能轉(zhuǎn)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%。那么說明理論上轉(zhuǎn)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(yīng)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)多少噸氫氧化鈣（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(zhuǎn)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噸需要多少噸水（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密封容器內(nèi)。通過螺旋一段進(jìn)料，中間段按比例加水反應(yīng)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。長度約是2到3米。
（3）消化反應(yīng)段，這段長度越長效果越好，容積越大反應(yīng)時間越充分，消化效果越好。
（二）配套設(shè)施
（1）消化器一般配置脈沖除塵器，石灰消化轉(zhuǎn)化為氫氧化鈣的過程中一般會產(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智能控制。
（3）自動化控制，包括進(jìn)料進(jìn)水比例自動控制，溫度顯示，電流與消化反應(yīng)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，使每個石灰氧化鈣顆粒表面和水充分接觸。氧化鈣和水反應(yīng)釋放熱量，由石灰初期和水接觸期間的抱團(tuán)，到發(fā)熱散開。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(yīng)，加速氧化鈣轉(zhuǎn)化為氫氧化鈣。氧化鈣和水反應(yīng)溫升非?？?，短在幾秒，長在數(shù)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(zhuǎn)化成為氫氧化鈣。
▲氫氧化鈣消化在螺旋中運動狀態(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(yīng)速度，對溫度，粉化起到相互作用。試驗數(shù)據(jù)實測10mm以細(xì)的顆粒在65秒鐘內(nèi)溫度升至攝氏100度。
2、水熱反應(yīng)用水源
氧化鈣轉(zhuǎn)化氫氧化鈣主要用水源，使用50度熱水試驗數(shù)據(jù)實測在60秒鐘內(nèi)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)實際應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)，90級氫氧化鈣水分含量不允許超過2%，95級氫氧化鈣是1%，96級氫氧化鈣是0.6%。
4、加水的適宜時機(jī)
加水最佳時機(jī)應(yīng)該是利用石灰顆粒與水沒有發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)，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(yīng)發(fā)生粉化時候，石灰表面溫度已經(jīng)到達(dá)100度以上。這個時候，再加水是沒有效果。水遇上物料溫度在100度以上，馬上轉(zhuǎn)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、物料停留時間
停留時間越長越好，氧化鈣含量90%以上，在相應(yīng)比例水灰比例下，消化停留時間在90min細(xì)度小于200目的比例應(yīng)該是80%到90%之間。消化停留時間在150min細(xì)度小于200目的比例應(yīng)該是90%到95%之間，甚至到96以上。
7、反應(yīng)溫度
反應(yīng)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(zhuǎn)化成氫氧化鈣比例更高，細(xì)度更好。
四、氧化鈣干法消化成氫氧化鈣常見的操作要點
1、消化時的空載與負(fù)載電流區(qū)別
消化器攪拌軸空載時的應(yīng)該是額定電機(jī)電流的30—40%，負(fù)載運行電流不能超過60%。負(fù)載電流低說明石灰消化狀態(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加水比例偏高或過低，不是石灰所需要的水分比例。
②石灰中生燒比例過高，消化前的破碎料過大。
③加料比例過多。
④加水時機(jī)不宜太早，應(yīng)該在消化器螺旋加水段填滿石灰顆粒后才能加水。
⑤消化螺旋內(nèi)有上次開機(jī)殘留的生燒石灰等顆粒物或生燒石灰等顆粒過多。
2、消化時溫度高低區(qū)別
（1）溫度高，該批次石灰品質(zhì)高，加水比例適宜。加水比例過高或過低溫度都不是最高的。
（2）溫度最高時，相對螺旋運行電流最低。
（3）溫度最高時，消化出來氫氧化鈣的產(chǎn)品水分都在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。
3、通過消化螺旋運行電流和溫度判斷消化轉(zhuǎn)化氫氧化鈣的技巧
（1）一級消化，加料量在最大生產(chǎn)的50%開始。螺旋負(fù)載一般在電機(jī)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。隨著石灰和水逐步反應(yīng)，石灰顆粒開始粉化，溫度升至100度，反應(yīng)段呈沸騰狀態(tài)。加料最大量不能超過額定電流的70%。
①加石灰量在設(shè)定能力的50%，電流超過50%，是加水比例過大，應(yīng)降低加水比例。
②觀察溫度升至最高點，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(fù)載相差約為10—15%左右。空載和石灰顆粒進(jìn)入螺旋時變化不大，加水時開始瞬間電流升高，隨著石灰顆粒反應(yīng)粉化溫度升至100℃開始，電流接近空載電流值。然后，逐步石灰顆粒加至生產(chǎn)設(shè)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，說明符合常規(guī)。物料在一級開始反應(yīng)，二級繼續(xù)加速反應(yīng)，三級反應(yīng)基本完全，溫度逐漸降低。
②電流也側(cè)面說明一個問題，反應(yīng)和轉(zhuǎn)化完全。氫氧化鈣在生成過程中呈流水和沸騰狀態(tài)，其阻力和負(fù)荷體現(xiàn)通過電流、溫度變化表現(xiàn)。
（3）運行電流穩(wěn)定，說明控制進(jìn)料量、灰水比例在最佳狀態(tài)范圍之內(nèi)。
（4）溫度始終保持在一個高位上，說明該批次石灰品質(zhì)比較好。溫度整體偏低，說明石灰過燒、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
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，適宜加快消化時物料流動速度。保留在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)允許的氧化鈣含量，相應(yīng)提高氫氧化鈣的含量。
3、石灰含量高，而細(xì)度達(dá)不到要求時，要有針對性增加加水的比例，同時控制物料在消化器的停留時間延長。
4、在生產(chǎn)過程中，要時刻留意石灰的變化情況：生燒石灰比例多，要及時降低加水量。過燒石灰要適當(dāng)增加加水量。
在消化過程中要做到：勤觀察、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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