石灰乳制備系統(tǒng)工藝選擇與設(shè)計

張宏偉，熊學(xué)文

（中國瑞林工程技術(shù)有限公司，江西南昌 330031）

石灰乳制備系統(tǒng)工藝選擇與設(shè)計

張宏偉，熊學(xué)文

（中國瑞林工程技術(shù)有限公司，江西南昌 330031）

通過對用于處理含重金屬的酸性污水的石灰乳制備原料—石灰和消石灰、消化的原理與分類、主要設(shè)備和系統(tǒng)設(shè)計的分析，認(rèn)為在石灰乳制備系統(tǒng)的設(shè)計中粉、塊混合狀物料適合采用常溫消化工藝，粉狀物料則適合采用中溫消化工藝。

石灰乳；中溫消化；常溫消化

0 引言

石灰由于來源廣泛、去除污染物的范圍廣、費用低廉等特點，而在含重金屬的酸性污水處理系統(tǒng)中作為pH值調(diào)節(jié)與反應(yīng)沉淀藥劑廣泛使用；同時對膠體微粒起到助凝與共沉作用而加速不溶物的沉淀分離，以增強混凝沉淀效果。但在石灰乳制備系統(tǒng)，特別是消化單元的設(shè)計中，由于其原料形態(tài)、品質(zhì)以及生產(chǎn)設(shè)施衛(wèi)生條件的不同，制備工藝的適應(yīng)性也各有差異。本文對石灰乳制備系統(tǒng)的原料形態(tài)、特性、常用制備工藝和設(shè)備進行分析與比較，以求在系統(tǒng)的設(shè)計中選擇適于特定原料形態(tài)、使用條件且運行穩(wěn)定的石灰消化工藝。

1 石灰和石灰乳的特性

1.1 石灰的品質(zhì)評定

石灰是用石灰石、白云石、白堊等碳酸鈣含量高的原料，經(jīng)900～1100℃煅燒而成。用于石灰乳制備的石灰分為煅燒后不經(jīng)破碎分級的粉、塊混合狀與經(jīng)破碎分級的粉狀物料，及消石灰。不同的物理特性和品質(zhì)對貯存、輸送和除渣設(shè)備的要求也各有不同。消石灰已經(jīng)過消化，本文對其不進行探討。原料特性見表1。

表1 原料特性

原料中氧化鈣的含量和消化后的殘渣量是評定原料質(zhì)量的主要指標(biāo)。質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 原料質(zhì)量的評定指標(biāo)[2]

1.2 石灰消化的化學(xué)原理

生石灰與水反應(yīng)生成氫氧化鈣的過程，稱為石灰消化。石灰消化時放出大量的熱，體積增大1.5～2倍，理論需水量為石灰重量的32%。

化學(xué)反應(yīng)式：CaO+H2O=Ca（OH）2+65 kJ/mol[2]

1.3 石灰乳的性質(zhì)

氫氧化鈣微溶于水，石灰乳是在氧化鈣或氫氧化鈣中加水生成的氫氧化鈣的溶液。由于氫氧化鈣的溶解過程總的熱效應(yīng)是放熱，其溶解度隨溫度升高而降低，隨溫度降低而升高，見表3。

表3 氫氧化鈣溶解度

石灰乳可使用濃度主要由污水的pH值調(diào)節(jié)范圍或所含酸濃度決定，含重金屬的酸性污水處理系統(tǒng)中常用投加濃度為10%～20%。

2 石灰消化

2.1 石灰消化的分類與物料適應(yīng)性

根據(jù)消化工況的溫度分為常溫消化和中溫消化（〉70℃）[2]。中溫消化產(chǎn)生的粉塵量大，系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)盡可能的進行密閉，粉狀原料適用；粉、塊混合狀原料由于其中塊狀物料需經(jīng)常清除，不適合采用密閉的設(shè)備而多采用常溫消化。

2.2 石灰消化系統(tǒng)的設(shè)備

石灰消化系統(tǒng)的設(shè)備由運輸設(shè)備、破碎與輸送設(shè)備、貯存設(shè)施、上料設(shè)備、消化設(shè)備、渣乳分離設(shè)備、石灰計量設(shè)備組成，因消化類型的不同各工序設(shè)備也有差異，見表4。

表4 石灰消化系統(tǒng)的設(shè)備組成

消化設(shè)備是石灰消化系統(tǒng)的核心，目前用于石灰乳制備的消化設(shè)備主要分為單滾筒式消化機、雙螺旋消化機兩種。

單滾筒式消化機主要由驅(qū)動裝置、濾網(wǎng)、滾圈、筒體（外筒體和內(nèi)筒體）、齒圈、托輪裝置等組成；筒體內(nèi)部設(shè)緩沖區(qū)、消化區(qū)、均質(zhì)區(qū)、乳渣分離區(qū)，尾部設(shè)有撈渣和排渣裝置。通過回轉(zhuǎn)運動，生石灰在消化機滾筒內(nèi)經(jīng)螺旋抄板反復(fù)攪拌，與水在筒內(nèi)充分接觸吸水后消化并洗滌，石灰乳穿過篩孔自排至螺旋撈渣機與不能消化的雜質(zhì)進一步分離，雜質(zhì)由外筒體尾部的撈渣裝置排出筒外。

雙螺旋消化機主要由機殼、螺旋軸總成、驅(qū)動裝置、配管、蓋板、鏈罩等部件組成。消化過程通過兩根對稱布置的螺旋軸的同步旋轉(zhuǎn)加水?dāng)嚢?，出料排至螺旋撈渣機進行分離，不能消化的雜質(zhì)由撈渣裝置排出。中溫消化由于消化反應(yīng)發(fā)出熱量而產(chǎn)生大量的粉塵，消化系統(tǒng)需設(shè)除塵設(shè)施。

3 石灰乳制備系統(tǒng)的工藝設(shè)計

3.1 常溫消化制備系統(tǒng)的工藝設(shè)計常溫消化的工藝流程見圖1。

圖1 常溫消化工藝流程

首先將自卸汽車運來的石灰卸入石灰貯存?zhèn)}庫堆存，在進入消化機前向石灰噴灑水分，使其含水率達(dá)到50%左右，以使氧化鈣轉(zhuǎn)化為氫氧化鈣，并吸收消化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，以消除在消化機中集中放熱造成的粉塵污染；水化后的石灰再通過上料系統(tǒng)輸送至消化機的進料倉。在進料倉上設(shè)多孔篩板，用以分離粒徑〉2～3 cm的塊狀雜質(zhì)，加入稀釋到配制濃度水量以沖洗粉狀的氫氧化鈣和粒粒徑不大于2～3 cm的塊狀雜質(zhì)進入消化機進行熟化和洗滌；熟化后石灰乳溶液與雜質(zhì)一起送入渣乳分離器，石灰乳溢流進入貯槽備用，雜質(zhì)則通過螺旋撈渣機送入渣倉外運處理。若要求進入石灰乳的渣量較低，可再經(jīng)20目尼龍網(wǎng)三級過濾，除去1 mm粒徑微粒雜質(zhì)后貯存?zhèn)溆谩?/p>

3.2 中溫消化制備系統(tǒng)的工藝設(shè)計

中溫消化的工藝流程見圖2。

圖2 中溫消化的工藝流程

專用罐車通過自身氣力輸送裝置將運來的粉狀石灰送至料倉；自卸汽車運來的石灰則需先堆存，再經(jīng)二次轉(zhuǎn)運至振動給料機，振動給料機送至破碎設(shè)備，破碎后的物料通過振動篩篩分，塊狀物料返回振動給料機，粉狀物料通過氣力輸送或斗式提升機送入料倉。石灰從儲料倉經(jīng)回轉(zhuǎn)卸料器輸送到稱重給料機，通過給料機送入消化機，在消化機中生石灰與經(jīng)計量的水在筒內(nèi)經(jīng)螺旋抄板或雙螺旋反復(fù)攪拌，使水與石灰充分反應(yīng)生成石灰乳，最后由出料口流出；石灰乳穿過篩孔排入渣乳分離器，未能消化的雜質(zhì)和生石灰送入渣倉；在渣乳分離器中石灰乳溢流進入貯槽備用，雜質(zhì)則通過螺旋撈渣機送入渣倉外運處理。若要求進入石灰乳的渣量較低，可再經(jīng)20目尼龍網(wǎng)三級過濾，除去1 mm粒徑微粒雜質(zhì)后貯存?zhèn)溆谩?/p>

3.3 消化系統(tǒng)的比較

消化系統(tǒng)的工藝比較見表5。

表5 消化系統(tǒng)的工藝比較

4 結(jié)論

本文通過對石灰乳制備系統(tǒng)的原料形態(tài)、特性、常用制備工藝和設(shè)備的分析與比較，粉、塊混合狀物料適合采用常溫消化工藝，粉狀物料則適合采用中溫消化工藝。此外，筆者通過數(shù)個類似系統(tǒng)的設(shè)計與調(diào)試的經(jīng)驗和教訓(xùn)，認(rèn)識到在石灰乳制備統(tǒng)設(shè)計時還應(yīng)注意：由于系統(tǒng)物料的易堵塞和粘附性，含水的石灰原料和渣應(yīng)盡可能不選用皮帶和封閉的溜槽、螺旋輸送機輸送，以免皮帶打滑和封閉設(shè)備堵塞影響系統(tǒng)運行；系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)盡可能減少停滯區(qū)，并配備沖洗設(shè)施。為了節(jié)省投資、保持良好的操作環(huán)境，如采用中溫消化，建議石灰粉碎由石灰生產(chǎn)廠家實施。

[1]武相萍，陳 雷，曹常富，王文慶.電石渣粉體性能的研究[J].水泥，2009（5）：18.

[2]劉昌學(xué).火電廠循環(huán)水的石灰軟化及穩(wěn)定處理[J].電力建設(shè),1987 (1):44.

Process Selection and Design of Lime Milk Preparation System

ZHANG Hong-wei,XIONG Xue-wen
(China Nerin Engineering Co.,Ltd.,Nanchang,Jiangxi 330031,China)

By analyzing raw materials of lime milk preparation used for processing acidic wastewater containing heavy metal(lime and slaked lime),principle and classification of digestion,design of main equipment and system,it considers that mixture materials of powder and block adopted in design of lime milk preparation system are suitable for normal temperature digestion process,and powder materials are suitable for moderate temperature digestion process.

lime milk;moderate temperature digestion;normal temperature digestion

X703

B

1004-4345（2014）01-0000-00

2013-07-17

張宏偉 （1980—），男，工程師，主要從事給排水工程設(shè)計工作。