Отделение гашения СаО
Физико-химические основы процесса
При гашении содержащегося в извести СаО водой, взятой в стехиометрическом соотношении [1]
СаО (тв) + H2O (ж) = Ca(OH)2 (тв) + 65,5 кДж,
образуется твердый рассыпчатый порошок, называемый пушонкой. В воде Са(ОН)2 растворяется плохо, причем с повышением температуры его растворимость уменьшается.
В связи с этим для разложения хлорида аммония в отделении дистилляции применяют суспензию Са(ОН)2 в воде, называемую известковым молоком, причем в реакцию с хлоридом аммония вступает сначала гидроксид кальция, находящийся в растворе
2NH4Cl (р) + Ca(OH)2 (р) = 2NH3 (р) + 2H2O (ж) + CaCl2 (р) + 13,1 кДж
По мере расходования гидроксида кальция происходит его дальнейший переход в раствор из твердой фазы, поэтому скорость разложения хлорида аммония будет зависеть от скорости растворения Са(ОН)2, а также от гидродинамики процесса (интенсивности перемешивания, величины поверхности контакта фаз, следовательно от степени дисперсности гидроксида кальция – мелкие частицы растворяются быстрее). Чем выше дисперсность известкового молока, тем при прочих равных условиях больше Са(ОН)2 будет находиться в растворенном состоянии и тем выше будет скорость разложения хлорида аммония.
Кроме того, высокодисперсная суспензия труднее расслаивается, дольше сохраняет свою однородность, что важно при ее транспортировании через трубопроводы. На практике применяют 2-3 кратный избыток воды, подаваемой на гашение извести по сравнению со стехиометрическим, но необходимо иметь в виду, что чем больше подается воды на образование известкового молока, тем больший объем жидких отходов будет после отделения дистилляции.
Степень дисперсности суспензии Са(ОН)2 в значительной мере зависит от факторов, определяющих скорость гашения СаО. Чем больше скорость гашения, тем выше степень дисперсности получаемого известкового молока. При повышении температуры воды, подаваемой на гашение, возрастает не только его скорость (см. рис.), но и степень дисперсности получаемой суспензии. На содовых заводах начальная температура подаваемой воды составляет 60-80 оС. Качество известкового молока зависит от качества извести. Примеси (особенно Al2O3) повышают вязкость молока. Большое значение имеет температура обжига карбонатного сырья. Чем выше температура, тем медленнее гасится полученная известь и тем менее дисперсным получается известковое молоко (см. рис.). Если температура обжига превышает 1350 оС, то получаемая известь практически не гасится водой.
Рисунок – Зависимость скорости гашения извести, полученной при различных температурах обжига от начальной температуры воды, используемой для гашения
Технологическая схема отделения гашения
Технологическая схема отделения включает две основные стадии:
гашение извести горячей водой;
очистка известкового молока от крупных кусков необожженного карбонатного сырья, мелких зерен недопала, перекала и других нерастворимых примесей [5].
Схема отделения гашения представлена на рисунке.
Из рабочего бункера Б известь подается лотковым питателем ЛП во вращающийся гаситель извести ГИ, куда также подается нагретая вода и вода после промывки отбросных примесей извести (слабое известковое молоко) из мешалки очищенного слабого известкового молока Е2. При гашении в гасителе ГИ образуется известковое молоко с примесью твердых частиц различного размера, которое поступает в сортировочный барабан БС1, представляющий собой сито с отверстиями 40 мм. Сортировочный барабан БС1 является продолжением гасителя ГИ, вращается вместе с ним и служит для отделения от известкового молока крупных кусков недопала (размером более 40 мм). В конце барабана эти куски промываются горячей водой, поступают на транспортер ТР и передаются в известковые печи для повторного обжига.
Сортировочный барабан БС1 заключен в кожух, оборудованный двумя вытяжными трубами для удаления образующегося в гасителе пара. Одна труба идет к конденсатору АТ, где пар из гасителя подогревает воду, расходуемую на гашение, а вторая труба выведена в атмосферу на случай ремонта или обслуживания конденсатора.
Известковое молоко вместе с твердыми частицами размером менее 40 мм, проходящими через отверстия сортировочного барабана БС1, поступают в сортировочный барабан БС2 в котором вращается сито с отверстиями 2Ч10 мм. Здесь от известкового молока отделяются частицы размером более 2 мм и оно, пройдя сито, подвергается окончательной очистке от примесей в классификаторе К. Шлам из классификатора промывается горячей водой и поступает в мешалку шлама Е3. Концентрированное молоко, освобожденное от шлама, подается в мешалку концентрированного известкового молока Е4 и далее в отделение дистилляции.
Оставшиеся в сортировочном барабане БС2 твердые частицы размером более 2 мм выгружаются в шнековый транспортер ШТ с помощью которого они передаются в шаровую мельницу мокрого помола ШМ. В мельнице ШМ одновременно с размолом происходит гашение извести, вскрываемой при разрушении кусков. Образующееся в мельнице слабое известковое молоко вместе с примесями перетекает в мешалку Е1 и далее для очистки от шлама откачивается центробежным насосом Н1 в виброгрохот ВГ. Шлам из виброгрохота ВГ поступает в мешалку отбросного шлама Е3, а очищенное слабое известковое молоко через мешалку Е2 насосом Н2 подается в гаситель. Шлам из классификатора К и виброгрохота ВГ разбавляется в мешалке отбросного шлама Е3 отбросной дистиллерной жидкостью и с помощью насоса Н3 передается в шламонакопитель («белое море»).
Оборудование.
Гаситель извести. Представляет собой стальной сварной барабан диаметром 1,75-2,00 м и длиной 12-15 м. Барабан опирается бандажами на две пары роликов и вращается с частотой 3-6 об/мин. Корпус барабана изготовлен из листовой стали толщиной 12-15 мм. Барабан имеет уклон 0,5о в сторону выгрузки известкового молока.
Сортировочный барабан для крупного недопала. Представляет собой цилиндрический барабан, прикрепленный к торцевой части гасителя и вращающийся вместе с ним вокруг своей оси. Барабан сварен из стальных листов толщиной 10-12 мм, в которых просверлены отверстия диаметром 40 мм. Внутренняя сторона барабана снабжена направляющими угольниками. Сортировочный барабан заключен в кожух, оборудованный двумя вытяжными трубами для удаления образующегося в гасителе пара.
Сортировочный барабан для мелкого недопала. Представляет собой вращающееся сито в форме усеченной шестигранной пирамиды, ее гранями служат съемные стальные перфорированные листы с отверстиями 2Ч10 мм.
Остальное оборудование в отделении гашения извести стандартное.