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?；瘜W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，是一種強堿。氫氧化鈣是二元強堿，但微溶于水。氫氧化鈣在工業中有廣泛的應用。
　　氫氧化鈣的生產消化有2種方法：濕法、干法。這里研究的是干法生產氫氧化鈣的消化過程。
　　氧化鈣與水消化越完全，氫氧化鈣的轉化率越高。這是因為氧化鈣遇水后，首先進行吸水，形成中間產物水合鈣（CaO·2H2O）,再經轉化反應（CaO·2H2O→Ca(OH)2），生成氫氧化鈣。水分子與氧化鈣晶體發生的水化反應，會產生一定的體積膨脹和體積增大，這是因為石灰與水拌合后，反應產物的轉移速度小于水化反應速度的結果。氧化鈣在轉化為氫氧化鈣粉末過程中，外觀體積增大。
 

▼碳酸鈣、氧化鈣、氫氧化鈣關系表

石灰和氫氧化鈣的反應式：
 

2、常用的概念和參數
 
（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。

（2）以52%氧化鈣來表示
 
——以最終產物來表示。
——說明該原料煅燒后的產物量。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。
 
（3）有效氧化鈣
 
——在氧化鈣中能有效轉化為氫氧化鈣的氧化鈣。生燒部分在消化過程中不能轉化為氫氧化鈣，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%。那么說明理論上轉化成氫氧化鈣的是90%。
 
3、生產計算氫氧化鈣
 
氧化鈣生產氫氧化鈣的反應式：
 

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）計算轉化氫氧化鈣
 

0.5噸石灰有效氧化鈣含量是90%能生產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行消化，有單級螺旋和多級螺旋組成在一個密封容器內。通過螺旋一段進料，中間段按比例加水反應消化。
 

▲氫氧化鈣在螺旋狀態

 
（1）進料端，就是石灰顆粒進入螺旋的一段。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）消化反應段，這段長度越長效果越好，容積越大反應時間越充分，消化效果越好。
 
（二）配套設施
 
（1）消化器一般配置脈沖除塵器，石灰消化轉化為氫氧化鈣的過程中一般會產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，包括進料進水比例自動控制，溫度顯示，電流與消化反應關系等。
 
3、干法消化形成
 
　　石灰氧化鈣進入螺旋后，和水（熱水）混合，使每個石灰氧化鈣顆粒表面和水充分接觸。氧化鈣和水反應釋放熱量，由石灰初期和水接觸期間的抱團，到發熱散開。在螺旋作用下，水和石灰顆粒迅速混合、迅速發生水熱反應，加速氧化鈣轉化為氫氧化鈣。氧化鈣和水反應溫升非常快，短在幾秒，長在數十秒鐘溫升至100度以上，顆粒變成粉末夾帶顆粒呈沸騰狀態。在螺旋輸送和翻滾作用下，氧化鈣逐步轉化成為氫氧化鈣。
 

 ▲氫氧化鈣消化在螺旋中運動狀態

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，能加速反應速度，對溫度，粉化起到相互作用。試驗數據實測10mm以細的顆粒在65秒鐘內溫度升至攝氏100度。
 
2、水熱反應用水源
 
氧化鈣轉化氫氧化鈣主要用水源，使用50度熱水試驗數據實測在60秒鐘內溫度升至攝氏110度。
 
3、加水量與石灰比例
 
本文前部分已經有計算理論用水例子，在生產實際應用中，用水量大于理論計算量。一是水分蒸發，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標準，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
 
加水最佳時機應該是利用石灰顆粒與水沒有發生轉化反應，而迅速把水分布且均勻包覆到石灰顆粒上去。石灰顆粒與水反應發生粉化時候，石灰表面溫度已經到達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，馬上轉化成水蒸氣排走。
 
5、攪拌速度
 
攪拌速度在加水段務必要低速，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，在相應比例水灰比例下，消化停留時間在90min細度小于200目的比例應該是80%到90%之間。消化停留時間在150min細度小于200目的比例應該是90%到95%之間，甚至到96以上。
 
7、反應溫度
 
反應溫度越高越好，溫度高螺旋阻力小。物料呈沸騰狀態。氧化鈣粉化更均勻，轉化成氫氧化鈣比例更高，細度更好。
 
四、氧化鈣干法消化成氫氧化鈣常見的操作要點
 
1、消化時的空載與負載電流區別

消化器攪拌軸空載時的應該是額定電機電流的30—40%，負載運行電流不能超過60%。負載電流低說明石灰消化狀態好，呈沸騰狀態阻力小。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加水時機不宜太早，應該在消化器螺旋加水段填滿石灰顆粒后才能加水。
 
⑤消化螺旋內有上次開機殘留的生燒石灰等顆粒物或生燒石灰等顆粒過多。
 
2、消化時溫度高低區別
 
（1）溫度高，該批次石灰品質高，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品水分都在標準范圍之內。
 
3、通過消化螺旋運行電流和溫度判斷消化轉化氫氧化鈣的技巧
 
（1）一級消化，加料量在最大生產的50%開始。螺旋負載一般在電機額定電流50%左右，進入加水段，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，石灰顆粒開始粉化，溫度升至100度，反應段呈沸騰狀態。加料最大量不能超過額定電流的70%。
 
①加石灰量在設定能力的50%，電流超過50%，是加水比例過大，應降低加水比例。
 
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載相差約為10—15%左右?？蛰d和石灰顆粒進入螺旋時變化不大，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設定值，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。物料在一級開始反應，二級繼續加速反應，三級反應基本完全，溫度逐漸降低。
 
②電流也側面說明一個問題，反應和轉化完全。氫氧化鈣在生成過程中呈流水和沸騰狀態，其阻力和負荷體現通過電流、溫度變化表現。
 
（3）運行電流穩定，說明控制進料量、灰水比例在最佳狀態范圍之內。
 
（4）溫度始終保持在一個高位上，說明該批次石灰品質比較好。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氫氧化鈣最佳方案。
 

2、石灰氧化鈣含量低，要生產氫氧化鈣含量高，適宜加快消化時物料流動速度。保留在標準范圍內允許的氧化鈣含量，相應提高氫氧化鈣的含量。
 
3、石灰含量高，而細度達不到要求時，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。做到兼顧產品質量又要保證產能最大化。
 

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