一種石灰乳制備工藝及生產(chǎn)實(shí)踐

陳 霞， 許 良

(中國恩菲工程技術(shù)有限公司， 北京 100038)

一種石灰乳制備工藝及生產(chǎn)實(shí)踐

陳 霞， 許 良

(中國恩菲工程技術(shù)有限公司， 北京 100038)

隨著石灰代堿技術(shù)在有色冶煉工業(yè)中的應(yīng)用，石灰乳的制備工藝也越來越受到重視。本文根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況，介紹了一種生石灰制備石灰乳的方法，以及在工程中應(yīng)用的情況。

制備工藝； 生石灰； 石灰乳； 應(yīng)用

0 前言

目前我國石灰乳的制備方法通常有兩類：一是粉狀石灰制備石灰乳，二是塊狀石灰制備石灰乳，兩種制備方法因物料形狀及性質(zhì)不同選擇的消化裝置也有所不同。兩種制備方法在工程上均有應(yīng)用，至于選擇何種工藝，還要根據(jù)物料的性質(zhì)及項(xiàng)目的情況確定。中國恩菲公司設(shè)計的國外某大型冶煉廠具有完整的采、選、冶工藝流程，其中石灰石加工系統(tǒng)由破碎篩分和磨礦工段組成，破碎篩分產(chǎn)出兩種產(chǎn)品，粒度為0～15 mm的石灰石，供磨礦工段制備石灰石漿液作原料；粒度為15～40 mm的石灰石，送回轉(zhuǎn)窯煅燒，煅燒得到的生石灰用來制備石灰乳。根據(jù)項(xiàng)目情況及工藝選擇要簡短、先進(jìn)、可靠，設(shè)備選型要大型、節(jié)能、高效的設(shè)計原則，本項(xiàng)目采用消化機(jī)來制備石灰乳，主要用來代替堿(NaOH)來沉淀鎳、鈷等金屬及尾渣中和，具有藥劑成本低、產(chǎn)品質(zhì)量合格、對環(huán)境友好等不可比擬的優(yōu)勢[1]。據(jù)統(tǒng)計，沉淀1 t鎳、鈷所用生石灰較氫氧化鈉可節(jié)省2 170元，石灰代堿技術(shù)在有色冶煉行業(yè)具有良好的應(yīng)用前景，本文結(jié)合工程情況淺談一下石灰乳的制備工藝、生產(chǎn)實(shí)踐情況、應(yīng)注意的問題及一些設(shè)想，希望能為后續(xù)工程提供一點(diǎn)參考意見。

1 石灰乳制備工藝

1.皮帶輸送機(jī) 2.石灰倉 3.棒閥 4.定量給料機(jī) 5.電動單梁起重機(jī) 6.消化機(jī) 7.運(yùn)渣皮帶 8.電動葫蘆 9.石灰乳槽 10.石灰乳泵 11.污水泵圖1 塊狀生石灰制備石灰乳配置圖

石灰乳制備主要包括以下幾個方面的內(nèi)容：生石灰的貯存系統(tǒng)；計量系統(tǒng)；消化系統(tǒng)；石灰乳的貯存及輸送；污水的處理系統(tǒng)等。

1.1 生石灰的貯存系統(tǒng)

塊狀生石灰的貯倉一般采用鋼制結(jié)構(gòu)，密閉保存，防止雨水進(jìn)入。另外，在鋼倉的設(shè)計中，要保證倉的傾角大于65°，內(nèi)壁上涂環(huán)氧樹脂，同時艙壁上加空氣振打器，以便塊狀生石灰順利流出。一般來講，生石灰的化學(xué)活性與其露置在空氣中的時間成反比，即存放時間越長，生石灰的化學(xué)活性越差。因?yàn)樯乙着c空氣中的二氧化碳和水反應(yīng)，生成碳酸鈣和氫氧化鈣，碳酸鈣的生成不僅會降低生石灰的活性，而且會降低消化反應(yīng)速度，故生石灰不易貯存太久。若企業(yè)無石灰石煅燒系統(tǒng)需外購生石灰，一般采用密封的槽車運(yùn)輸，也可以采取噸袋密封的形式，用普通卡車運(yùn)輸[2]。

1.2 計量系統(tǒng)

計量系統(tǒng)主要包括：生石灰貯倉及石灰乳槽的料位檢測、生石灰的料量檢測、消化機(jī)進(jìn)水管及石灰乳泵出口的流量檢測、石灰乳泵出口的壓力檢測、消化機(jī)進(jìn)料量及進(jìn)水量的調(diào)節(jié)等。

生石灰貯倉及石灰乳槽的料位檢測：采取料倉上裝有雷達(dá)物位計進(jìn)行檢測，料位檢測信號送至控制室，在DCS系統(tǒng)上顯示并報警，低料位時進(jìn)料，高料位時停止進(jìn)料；

生石灰的料量檢測：進(jìn)入消化機(jī)消化時塊狀生石灰采用定量給料機(jī)進(jìn)行稱重，其具有稱量精度高、穩(wěn)定性好、可靠性高及連續(xù)輸送等特點(diǎn)，能夠依據(jù)設(shè)定的給料量，自動調(diào)節(jié)皮帶轉(zhuǎn)速，使物料流量等于設(shè)定值，以恒定的給料速率給消化機(jī)加料；

水及石灰乳的流量檢測：流量檢測采用質(zhì)量流量計，流量檢測信號送至控制室，在DCS系統(tǒng)上顯示并報警；

石灰乳泵的壓力測量：采用智能壓力變送器，壓力檢測信號送至控制室，在DCS系統(tǒng)上顯示并報警；

消化機(jī)進(jìn)料量及進(jìn)水量的調(diào)節(jié)采用調(diào)節(jié)閥，根據(jù)進(jìn)料量來調(diào)整進(jìn)水量。

1.3 消化系統(tǒng)

石灰乳制備的關(guān)鍵設(shè)備是消化機(jī)，也叫化灰機(jī)，主要由進(jìn)料裝置、筒體、傳動裝置、支撐裝置、出料裝置等組成，筒體內(nèi)部分為四個區(qū)，即緩沖區(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。其主要特點(diǎn)是采用回轉(zhuǎn)消化代替攪拌消化，主要優(yōu)點(diǎn)是：處理物料能力大，可以連續(xù)消化，且能有效地進(jìn)行灰渣分離。生石灰與水在筒體內(nèi)消化，消化機(jī)筒體后部設(shè)有篩網(wǎng)，石灰乳穿過篩孔經(jīng)排出口排出，未能消化的過燒及生燒石灰由尾部的撈渣及排渣裝置排出。消化機(jī)內(nèi)配有成螺旋形的角鐵，以便生石灰和水在化灰機(jī)內(nèi)能更快的混合和反應(yīng)。消化機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。消化時應(yīng)注意：石灰與水要同時加入消化機(jī)，這對于消化過程的正確進(jìn)行及消化機(jī)的連續(xù)工作都是必須的。

1.進(jìn)料裝置 2.筒體 3.支撐裝置 4.傳動裝置 5.出料裝置圖2 消化機(jī)的結(jié)構(gòu)圖

1.4 石灰乳的貯存及輸送

由消化機(jī)制備的石灰乳，自溜槽和溜管流入第一個槽(攪拌槽)，當(dāng)溶液達(dá)到設(shè)定的量后，溶液進(jìn)入第二個槽(輸送槽)，同時第一個槽進(jìn)行攪拌，待攪拌均勻后，即可用石灰乳泵將石灰乳輸送至用點(diǎn)，互相交替轉(zhuǎn)換作業(yè)。

1.5 污水的處理系統(tǒng)

石灰乳制備為濕法生產(chǎn)工序，生產(chǎn)中易發(fā)生跑、冒、滴、漏現(xiàn)象，設(shè)計時應(yīng)注意地面坡度和地坑的設(shè)計，同時應(yīng)加強(qiáng)管理，經(jīng)常檢查閥門和管道的使用情況，減少這種現(xiàn)象的發(fā)生。污水泵應(yīng)與污水坑的液位進(jìn)行連鎖，做到高液位自動排污，低液位自動停泵。

2 試生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)的問題及解決方法

該工段建成后于2011年12月試車，時間為一周，過程很順利，打通了工藝流程，達(dá)到了試車目的，但也存在如下問題：

2.1 稱量問題

定量給料機(jī)稱量系統(tǒng)有問題，導(dǎo)致生石灰進(jìn)料量不準(zhǔn)確，石灰乳濃度跟設(shè)定值有較大偏差；后經(jīng)多次調(diào)試，滿足稱量精度要求。

2.2 堵料問題

試生產(chǎn)過程中消化機(jī)入口溜子易堵料，要經(jīng)常清理，出現(xiàn)這種問題的原因是：生石灰貯存時間過久，與空氣中的水和二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，塊狀生石灰變成了粉料，加料時粘接在了溜槽壁上，針對這種情況，在消化機(jī)入料口開了清理口，方便堵料時進(jìn)行清理。正常生產(chǎn)時，回轉(zhuǎn)窯煅燒后的石灰經(jīng)豎式冷卻器冷卻后直接進(jìn)入石灰乳制備系統(tǒng)，粘結(jié)現(xiàn)象發(fā)生較少。

2.3 漏料問題

消化機(jī)入口密封效果不好，時有漏料現(xiàn)象發(fā)生，見圖3。解決的方法是：檢修時更換密封圈，后又在密封圈下方制作了溜槽，接至消化機(jī)的出口溜槽，即解決了化灰機(jī)漏料的污染問題，又保證了石灰乳的產(chǎn)量。

圖3 消化機(jī)密封圈處漏料圖

2.4 渣量過多問題

試生產(chǎn)過程中石灰乳渣量過多，化灰機(jī)排渣口出渣量為5%，石灰乳中渣量為13%～15%，而化灰機(jī)正常的返渣量為生石灰的6%～9%。渣量過多的原因主要有兩方面：一是來自石灰石煅燒系統(tǒng)的生燒石灰或過燒石灰過多，影響了石灰乳的質(zhì)量及產(chǎn)渣量；二是石灰乳出料端篩網(wǎng)孔徑太大，沒有消化完全的石灰進(jìn)入了石灰乳。針對以上情況，采取如下措施：一是嚴(yán)格控制生石灰的質(zhì)量，使其符合表1中的性能要求；二是改小了出料端篩網(wǎng)孔徑，石灰乳中渣子的數(shù)量明顯減少。圖4為試生產(chǎn)過程中產(chǎn)出的石灰乳及渣子。

表1 生石灰的性能表

圖4 石灰乳及渣子

3 小結(jié)

石灰乳制備系統(tǒng)經(jīng)過上述改進(jìn)后，在生產(chǎn)過程中，整個系統(tǒng)運(yùn)行較穩(wěn)定，生石灰及水的配比較為準(zhǔn)確，制得了符合濃度要求的石灰乳，滿足了鎳、鈷沉淀及尾渣中和的需要，為石灰代堿技術(shù)在有色行業(yè)的應(yīng)用提供了技術(shù)支持。石灰乳制備設(shè)計時，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(1)石灰乳的輸送盡量采用溜槽的形式，方便清理，改善了管道輸送易于堵塞的情況；

(2)若輸送距離較遠(yuǎn)，采用管道輸送，建議在石灰乳輸送泵出口接清洗水管道，在石灰乳輸送完畢后，進(jìn)行管道的清洗，防止管道堵塞，并在管道的最低點(diǎn)接排空裝置，便于排凈管道中的石灰乳或沖洗水；

(3)石灰乳泵應(yīng)選擇渣漿泵，渣漿泵內(nèi)襯有耐介質(zhì)沖刷的合金鑄鐵，運(yùn)行壽命較長，保證了石灰乳裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，且使維修強(qiáng)度降低，節(jié)約了維修費(fèi)用；

(4)盡量選用好的設(shè)備及密封材料，防止漏料現(xiàn)象發(fā)生；

(5)注意生石灰的存放點(diǎn)及下料點(diǎn)的通風(fēng)收塵，保護(hù)好工作環(huán)境。

事實(shí)上，生石灰制備石灰乳的工藝在化工、廢水處理、純堿制造等方面皆有應(yīng)用，可通過控制原料質(zhì)量、調(diào)節(jié)消化時間、溫度等因素制得質(zhì)量較好的石灰乳，這些均給石灰代堿技術(shù)在有色行業(yè)的應(yīng)用提供了有力的支持，相信石灰乳制備技術(shù)在有色行業(yè)的應(yīng)用也會越來越廣泛。

[1] 劉誠，孫寧磊，李少龍，殷書巖，等.鎳鈷沉淀與鎳鈣分離新工藝和設(shè)備的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化[J],世界有色金屬，2014，(10)：31.

[2] 鄧新云，顏鑫，盧云峰.活性石灰生產(chǎn)過程工藝條件的優(yōu)化[J]，化工設(shè)計，2008(2)：25-26.

中孚實(shí)業(yè)“新型穩(wěn)流節(jié)能技術(shù)”試驗(yàn)槽通電焙燒

由中孚鋁業(yè)公司與中國鋁業(yè)鄭州有色金屬研究院有限公司合作開發(fā)的項(xiàng)目“新型穩(wěn)流節(jié)能技術(shù)”電解槽首臺試驗(yàn)槽2245#，于5月4日通過驗(yàn)收，5月6日順利通電焙燒。

該項(xiàng)目由上述兩家公司共同出資、共同改造、共同施工、共同管理，以實(shí)現(xiàn)：“新型節(jié)能電解槽優(yōu)于現(xiàn)運(yùn)行電解槽的平均耗電指標(biāo)；不影響其他電解槽的正常運(yùn)行；統(tǒng)計周期內(nèi)出鋁電流效率不低于91%，直流電耗在原有基礎(chǔ)上降低500度以上”的目標(biāo)。按照合同規(guī)定，中孚鋁業(yè)公司于2015年至2017年提供試驗(yàn)電解槽，采用中國鋁業(yè)鄭州有色金屬研究院有限公司的“新型穩(wěn)流節(jié)能技術(shù)”進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造。

首臺試驗(yàn)槽的投運(yùn)，標(biāo)志著中孚鋁業(yè)公司在創(chuàng)一流指標(biāo)方面邁出了實(shí)質(zhì)性步伐。目前，本臺試驗(yàn)槽通電焙燒溫度已達(dá)到450度、電壓2.4 V，陽極電流分布均勻，爐膛溫度按焙燒升溫曲線正常進(jìn)行，各種測試數(shù)據(jù)正常。啟動和后期管理方案，雙方通過反復(fù)溝通和交流意見，已確定最終方案，并成立了專項(xiàng)技術(shù)小組，確保本臺試驗(yàn)槽安全順利啟動并轉(zhuǎn)入后期管理，為實(shí)現(xiàn)噸鋁直流電耗降低500度做好充分準(zhǔn)備。

Introduction and Application on Lime Milk Preparation Process

CHEN Xia, XU Liang

With the application of lime to replace alkali used in non-ferrous smelting industry, the lime milk preparation process has been paid more and more attention. In this paper, one lime milk preparation process and application is introduced based on operational practices.

preparation process; quicklime; lime milk; application

2015-03-12

陳 霞(1979-)，女，山東菏澤人，碩士，工程師，主要從事有色金屬冶煉工藝設(shè)計工作。

TQ177.2

B

1003-8884(2015)03-0005-04