Випал вапна - силікатна цегла
Випал вапна являє собою процес термічного розкладання карбонату кальцію (CaCO3) з утворенням вільної окису кальцію (CaO) і двоокису вуглецю - вуглекислого газу (CO2):
Ця реакція оборотна і в залежності від умов (температури і тиску) може йти в тому і в іншому напрямках. Якщо реакція йде зліва направо і протікає до кінця, то в результаті розкладання вапняку (карбонату кальцію) і в 100% карбонату кальцію виходить 56% вапна (окису кальцію) і 44% вуглекислого газу; в цьому випадку вага отриманої окису кальцію становить трохи більше половини ваги вихідної сировини.
При випалюванні вапна в заводських умовах це співвідношення змінюється, так як, по-перше, в якості сировини застосовується вапняк, що містить деяку кількість домішок, а, по-друге, що отримується вапно містить не 100%, а в більшості випадків від 70 до 85% вільної CaO.
При згорянні палива в шахтної печі відбуваються такі реакції:
З + O2 = CO2 - повне згорання вуглецю (С) з утворенням двоокису вуглецю - вуглекислого газу (CO2);
2С + O2 = 2СO -неповне згоряння вуглецю з утворенням окису вуглецю (СО);
З + CO2 = 2СО - відновлення вуглекислоти (CO2) в окис вуглецю (СО);
2Н2 + O2 = 2Н20 - згоряння водню;
S + O2 = SO2 - згоряння сірки.
При випалюванні вапна в шахтної печі по висоті шахти розрізняють три зони (рис. 22).
Мал. 22. Розподіл зон випалу в шахтної печі. Температурний режим випалювання вапна в шахтної печі
У верхній частині печі розташована зона підігріву, в якій надходить в піч вапняк омивається відходять гарячими газами і нагрівається.
Нижче, в межах температур від 900 до 1200 ° С, розташована зона випалу. Для випалу вапняку можна було б обмежитися нагріванням його до температури не багатьом вище 900 °, що теоретично досить для термічного розкладання карбонату кальцію. Однак при цій температурі процес протікає дуже повільно. Практикою встановлено, що підвищення температури понад 900 ° С значно прискорює процес розкладання карбонату кальцію і тому для випалу вапняку з прийнятною швидкістю в зоні випалу підтримують температуру в межах 1100 ° - 1200 ° С. Необхідно враховувати, що підвищення температури понад 1200 ° С поряд з прискоренням процесу розкладання карбонату кальцію може викликати перевитрата вапна, що неприпустимо.
У зоні охолодження, розташованої в нижній частині печі, вапно охолоджується вступникам до піч повітрям до температури 50-80 ° С.
Застосування перепаленою вапна у виробництві силікатної цегли призводить до дуже небажаних наслідків. Така вапно гаситься в гасильну силосах (або барабанах) лише частково і загашівается остаточно лише при автоклавної обробці цегли. В результаті цегла збільшується в розмірах, покривається тріщинами і руйнується. У зв'язку з цим при випалюванні вапна слід строго дотримуватися встановленого оптимального режиму випалу, не допускаючи утворення перепалу.
Тривалість випалювання вапна залежить від температури випалу, розмірів шматків вапняку і палива, що завантажуються в піч, теплотворної здатності палива і гідравлічних умов роботи печі. Тривалість випалу призначають з таким розрахунком, щоб досягти максимальної продуктивності печі, забезпечивши прb цьому високу якість вапна.
Нижче показано середній час перебування матеріалу в шахтних печах при таких розмірах шматків пекучого вапняку:
Розміри шматків пекучого вапняку, мм
Продуктивність шахтних вапнякоопалюваних піч залежить від ряду факторів. Найважливішими з них є:
- розміри і конструкція печі; температура випалу; розміри шматків вапняку;
- розміри шматків палива (якщо піч працює на твердому паливі по пересипних способу); теплотворна здатність палива; гідравлічні умови роботи печі (тиск або розрідження в печі і їх величина, швидкість руху газів);
- тривалість випалювання вапна (час перебування матеріалу в печі).
Найбільш сприятливе ставлення діаметра до світла в зоні охолодження до висоти всієї печі становить у вапнякоопалюваних шахтних печей 1: 5.
Залежність продуктивності шахтної пересипної печі від теплотворної здатності палива показана в табл. 11.
Продуктивність сучасних великих шахтних печей досягає 200 тонн на добу і більше при високій якості вапна.
Продуктивність шахтних печей, що працюють під розрідженням з відсмоктуванням газів, що відходять, можна підвищити шляхом додаткового підведення повітря під тиском в нижню частину печі.
Залежність продуктивності шахтної пересипної печі від теплотворної здатності палива
Вивчення всіх факторів, що впливають на процес випалу, дозволяє встановлювати оптимальний режим роботи печі, що забезпечує досягнення високих техніко-економічних показників. При цьому необхідно:
- використовувати про якість сировини вапняк, що містить 93% і більше вуглекислого кальцію (CaCO3);
- застосовувати паливо з теплотворною здатністю не менше 6500-7000 ккал / кг ·,
- подавати в піч повітря для горіння палива з таким розрахунком, щоб коефіцієнт надлишку повітря # 945; не перевищував 1,1;
- підтримувати постійне розрідження (або тиск) а печі;
- правильно дозувати вапняк і паливо в печах, що працюють на твердому паливі по пересипних способу.
Питома з'їм вапна з 1 м3 обсягу печі розраховують за формулою
де С - з'їм вапна з 1 м3 корисного об'єму печі, кг / м3 добу; Я - продуктивність печі, т / добу ·, Vпол - корисний об'єм печі, м3. Якщо продуктивність печі 80 т / добу, а її корисний об'єм 74 м3, то з'їм вапна з 1 м3 обсягу печі складе
При тривалому зберіганні вапна на складі на повітрі починається процес її гідратації, в результаті чого вона розсипається в порошок. Погасити вапно-гідратного можна використовувати у виробництві силікатної цегли, але застосування її пов'язано з великими труднощами, так як вона виходить у вигляді дуже дрібного і легкого порошку. Крім того, під впливом вуглекислого газу, що міститься в повітрі, відбувається процес карбонізації погасити вапна з утворенням вуглекислого кальцію.
При навантаженні, транспортуванні та подачі вапна до дозуючим апаратів виникає велика кількість пилу. На виробництві не слід мати занадто великий запас вапна.
Вапно слід зберігати не більше 15-20 днів.