科研開發(fā)
DS高效選粉技術(shù)在消石灰生產(chǎn)中的應(yīng)用
合肥水泥研究設(shè)計院 何敏 鄭青 李邦憲 劉昊 淄博兆慶化工有限公司 于麟偉
1 概況
消石灰是化工行業(yè)生產(chǎn)乙烯、甘油、環(huán)氧氯丙烷、檸檬酸、涂料、漂白精、醫(yī)藥、橡膠以及冶金、煤炭和制革工業(yè)用于煙氣脫硫、污水凈化等的重要原料。國內(nèi)大中型企業(yè)消石灰生產(chǎn)線的主要技術(shù)裝備通常由國外引進(jìn)，其投資成本較高。如：山東齊魯乙烯化工有限公司乙烯配套項目 1978 年引進(jìn)的一套石灰消化和分離裝置，僅設(shè)備總值達(dá) 88 萬美元。一些國內(nèi)分級設(shè)備雖然能夠滿足于產(chǎn)品細(xì)度，但產(chǎn)率很低，分級效率僅 65% 左右。為此，我院 1998 年 ~2002 年在將 DS 高效選粉機(jī)首次用于北京首鋼和邯鄲電廠代替引進(jìn)設(shè)備生產(chǎn)消石灰脫硫取得成功的基礎(chǔ)上， 2004 年又用于淄博兆慶化工有限公司年產(chǎn) 7 萬 t 消石灰新建生產(chǎn)線，均取得了與國外技術(shù)裝備相同的使用效果，且使企業(yè)生產(chǎn)成本大幅度降低，工藝和操作控制更為簡便。也為拓展 DS 組合式高效選粉機(jī)的應(yīng)用市場，最大程度地滿足不同行業(yè)的生產(chǎn)需求。
2 生產(chǎn)工藝和設(shè)備配置
石灰石經(jīng)煅燒為生石灰，與水反應(yīng)放熱生成 Ca(OH) 2 ，并制備到一定的細(xì)度即為消石灰成品。該廠生產(chǎn)環(huán)氧類化工產(chǎn)品所用消石灰的質(zhì)量要求較高，其優(yōu)級品粒度分布為≤ 45μm ( 325 )目占 92% 以上， > 150μm 的最大允許含量僅為 5% ，同時對游離水、 CO 2 和 Fe 2 O 3、 Al 2 O 3 、 MgO 等雜質(zhì)含量的要求也較嚴(yán)。不同產(chǎn)品等級執(zhí)行的 Q/ZQHG001-2004 標(biāo)準(zhǔn)各項控制指標(biāo)見表 1 。
表1 工業(yè)用 Ca(OH) 2 的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)
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產(chǎn)品等級 |
Ca(OH) 2 /% |
有效 CaO/% |
雜質(zhì) /% |
CO 2 /% |
游離水分 /% |
產(chǎn)品細(xì)度 /% |
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-45μm |
+150μm |
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優(yōu)級品 |
≥ 95.8 |
≥ 72.5 |
≤ 3.0 |
≤ 1.5 |
≤ 0.5 |
≥ 92 |
≤ 5.0 |
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一級品 |
≥ 93.2 |
≥ 70.5 |
— |
— |
≤ 1.0 |
≥ 90 |
≤ 5.0 |
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二級品 |
≥ 90.0 |
≥ 68.0 |
— |
— |
≤ 1.0 |
≥ 85 |
— |
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合格品 |
≥ 88.5 |
≥ 67.0 |
— |
— |
≤ 1.0 |
≥ 80 |
— |
1. 雜質(zhì)含量為酸不溶物、 Fe 2 O 3 、 Al 2 O 3 、 MgO 等的總量; 2. 細(xì)度可在 325 目 ~800 目范圍內(nèi)根據(jù)用戶要求調(diào)節(jié)。
DS 組合式高效選粉機(jī)在該生產(chǎn)線的應(yīng)用中，既需確保分級粒度合格，也要控制產(chǎn)品中 Fe 2 O 3 含量等雜質(zhì)污染。由于消石灰的比重較小，僅 2.24 g /cm 3 ，粉塵極易漂浮和附著，且活性很強，置于空氣中能吸收二氧化碳變?yōu)樘妓徕}，因此，對選粉機(jī)機(jī)構(gòu)、分級性能和工藝流程都提出了較高的要求;同時，為控制成品中的 Fe 2 O 3 污染，還需對選粉機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和葉片、撒料盤的材質(zhì)等進(jìn)行特殊處理。其選粉系統(tǒng)工藝流程見圖 1 。
1. 錘破 2. 提升機(jī) 3. 原料倉 4. 預(yù)消化器 5. 熟化器
6. DS 高效選粉機(jī) 7. 旋風(fēng)收塵器 8. 袋收塵器 9. 風(fēng)機(jī) 10. 水流量計
圖 1 DS 高效選粉機(jī)制備消石灰的工藝流程
如圖 1 所示，生石灰經(jīng)破碎經(jīng)預(yù)消化器和熟化器兩次消解，消解用水量由水流量計控制。消解成粉狀后送入 DS 高效選粉機(jī)完成產(chǎn)品分級，粗粉外排，細(xì)粉通過旋風(fēng)收塵器和袋收塵器兩次收集即為成品入庫。破碎前生石灰的化學(xué)質(zhì)量指標(biāo)由企業(yè)原料選配以及煅燒過程控制，成品細(xì)度由選粉機(jī)調(diào)控，同時要求選粉成品中的有害雜質(zhì)不大于表 1 指標(biāo)。
系統(tǒng)主要設(shè)備包括 DS350 高效組合式選粉機(jī)、 XF1100 旋風(fēng)收塵器和 PPW64-6 氣箱脈沖收塵器各一臺，均由合肥水泥研究設(shè)計院提供。生產(chǎn)過程采用集中控制。承擔(dān)消石灰成品制備的 DS 高效選粉機(jī)以一根主軸串聯(lián) 2 個轉(zhuǎn)子，物料通過自上而下形成的三個分級室來實現(xiàn)多次有效分級，從分級性能上可以確保產(chǎn)品細(xì)度合格。針對消石灰比重輕、易漂浮和附著能力強、吸水性好等特性，系統(tǒng)流程采用全封閉負(fù)壓操作，以防止粉塵外溢導(dǎo)致的環(huán)境污染;產(chǎn)品中的 Fe 2 O 3 含量通過改善選粉機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和材質(zhì)來控制，如粘貼耐磨陶瓷層和特殊的熱處理等，以盡可能地減少物料對金屬構(gòu)件的磨蝕。這些措施，使選粉機(jī)在既保持原有的高分級效率的基礎(chǔ)上，同時也增強了對消石灰的分級適應(yīng)能力，完全杜絕了粉塵外溢對生產(chǎn)環(huán)境的污染，選粉機(jī)在生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用，產(chǎn)品細(xì)度通過調(diào)節(jié)選粉機(jī)主軸轉(zhuǎn)速控制。主軸轉(zhuǎn)速采用變頻調(diào)速，不用停機(jī)即可按產(chǎn)品等級要求的細(xì)度指標(biāo)確定選粉轉(zhuǎn)速，隨時切換產(chǎn)品品種。 生產(chǎn)證明措施合理、有效。 DS 高效選粉機(jī)結(jié)構(gòu)見圖 2 。
3 運行效果與投資效益
兆慶化工有限公司采用臺灣和興石灰工廠的生石灰基本技術(shù)，其產(chǎn)品純度高、活性強、水份低，質(zhì)量具有較大的知名度，借助于我院的高效選粉技術(shù)，以期改善細(xì)度，進(jìn)一步提升產(chǎn)品的高附加值。該生產(chǎn)線于 2004 年 6 月一次投料運行成功，經(jīng)過近 2 月的試生產(chǎn)，各設(shè)備運轉(zhuǎn)正常，選粉機(jī)細(xì)度調(diào)節(jié)可靠，產(chǎn)品中的 Fe 2 O 3 污染控制有效。截止 7 月底已生產(chǎn) 325 目消石灰成品 200 多噸，臺時產(chǎn)量為約 6.0t/h ，產(chǎn)品全部達(dá)到優(yōu)級品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的細(xì)度指標(biāo)，受到公司一致好評。 2004 年 7 月 3 日 ~7 月 21 日生產(chǎn)的消石灰成品化學(xué)分析和細(xì)度檢測分別見表 2 、3 。
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生產(chǎn)日期 |
分析項目（ % ） |
||||||||
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Ca(OH) 2 |
SiO 2 |
Fe 2 O 3 |
Al 2 O 3 |
CaO |
MgO |
fH 2 O |
CO 2 |
CaCO 3 |
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2004.7.3 |
96.22 |
0.26 |
0.09 |
0.34 |
73.66 |
0.12 |
0.64 |
0.65 |
1.48 |
|
2004.7.4 |
93.46 |
0.24 |
0.18 |
0.42 |
73.36 |
0.58 |
0.3 |
2.06 |
4.68 |
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2004.7.11 |
89.70 |
|
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0.54 |
2.36 |
5.36 |
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2004.7.12 |
94.36 |
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|
71.41 |
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1.16 |
1.19 |
2.71 |
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2004.7.15 |
92.83 |
0.32 |
0.12 |
0.41 |
71.02 |
0.58 |
2.79 |
1.06 |
2.41 |
|
2004.7.21 |
92.91 |
0.28 |
0.07 |
0.31 |
72.75 |
0.34 |
1.25 |
1.91 |
4.34 |
|
2004.7.30 |
93.20 |
0.30 |
0.12 |
0.39 |
72.39 |
0.74 |
1.06 |
1.45 |
3.30 |
表 1 中，各項理化指標(biāo)主要取決于原料的品位和石灰石的煅燒，通過分級產(chǎn)生的 Fe 2 O 3 增量幾乎為零;表 2 所示由選粉機(jī)控制的 < 45μm~150μm 之間的各粒級細(xì)度指標(biāo)均達(dá)到優(yōu)級品產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，且超細(xì)能力還有較大富裕。鑒此，公司計劃根據(jù)市場需求適時生產(chǎn)更加精細(xì)的產(chǎn)品，以滿足不同用途的需要和更大幅度地提升產(chǎn)品的附加值。
該生產(chǎn)線總投資約 380 萬元，僅占引進(jìn)生產(chǎn)線總投資的 1/3 左右，建設(shè)周期不足半年時間，投資和建設(shè)周期都具有明顯優(yōu)勢。除此之外，企業(yè)根據(jù)國外分級設(shè)備和我院 DS 高效選粉機(jī)的使用情況提供的對比分析認(rèn)為，國外設(shè)備加工精密，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊。但轉(zhuǎn)速高，影響到主軸承的使用壽命，平均 3~6 個月即需更換一套。而且只能以混凝土作基礎(chǔ)，若置于鋼架平臺，則振動產(chǎn)生的噪音較大;二是葉片和撒料盤均為不銹鋼制作，其磨損快，加工更換費用較高，維修須大拆卸，安裝要求做動平衡;三是其分級切割粒徑的調(diào)節(jié)余量有限，僅為 10% 左右。相對于國外設(shè)備，由于 DS 高效選粉機(jī)主軸轉(zhuǎn)較低，耐磨材質(zhì)選擇適當(dāng)，故而無論是軸承或是其他構(gòu)件的使用壽命都較之延長。同時， DS 選粉機(jī)分級排除的渣灰所含微粉量也相對少得多，更有利于降低生產(chǎn)成本，其分級細(xì)度的富裕能力也可以在 800 目范圍內(nèi)更大幅度地提升產(chǎn)品附加值;車間粉塵小，對設(shè)備運行過程的觀察、調(diào)節(jié)以及檢修維護(hù)也較之更簡便。因此，完全具有替代引進(jìn)設(shè)備生產(chǎn)的優(yōu)勢。
4 問題與建議
消石灰的物料特性易使選粉分級過程產(chǎn)生以下不良影響。一是水分過高導(dǎo)致機(jī)內(nèi)局部積灰現(xiàn)象，因此生產(chǎn)中應(yīng)嚴(yán)格控制入機(jī)水份含量;二是消石灰的活性很強，系統(tǒng)間歇生產(chǎn)或停機(jī)時間過長時，機(jī)內(nèi)的粉料吸收空氣中的二氧化碳變?yōu)樘妓徕}，并結(jié)成堅硬料層不易清除，生產(chǎn)應(yīng)加強管理。例如：間歇生產(chǎn)時應(yīng)制定與之相宜的工藝參數(shù)和操作規(guī)程，定期停機(jī)清除料層;停機(jī)檢修維護(hù)時需先清除積料再進(jìn)行后續(xù)工序;三是消石灰的比重小，粉塵極易漂浮和附著，應(yīng)強化系統(tǒng)密封，尤其是對設(shè)備觀測孔、取樣點、管道接口等隨時檢查，防止粉塵外泄污染環(huán)境，危害健康。上述也是確保系統(tǒng)正常、連續(xù)、高效生產(chǎn)的關(guān)鍵之處。值得生產(chǎn)注意。
