CN103058245B - 一种用硫酸钙生产氧化钙的设备与工艺 - Google Patents
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Abstract
一种用硫酸钙生产氧化钙的设备与工艺，该设备包括煅烧窑、消化室、二次煅烧窑，煅烧窑通过底部出料口Ⅰ与消化室顶部进料口相通，消化室分为两层，中间由滤网Ⅰ隔开；消化室侧壁还设有通往消化室底部的二氧化碳通入管道，消化室底部设有带滤网Ⅱ和分离斗的出料口Ⅱ，滤网Ⅱ为倾斜结构,消化室壁外设有换热器，分离斗直接通入敞开结构的干燥室内，干燥室与二次煅烧窑相通，换热器通过管道依次与加热器、冷凝器、循环泵形成封闭连接；加热器位于干燥室的底部。本发明还包括使用所述设备回收余热的工艺。本发明减少能量消耗10%以上，同时可以提高产品氧化钙的纯度和生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种生产氧化钙的设备与工艺，尤其是涉及一种用硫酸钙生产氧化钙的设备与工艺。
背景技术
氧化钙广泛用于制造电石、纯碱、漂白粉、耐火材料，用作干燥剂以及土壤改良剂；用作分析试剂、制造荧光粉的助熔剂；用于制革、废水净化；用作建筑材料、冶金助熔剂；是制氢氧化钙及各种钙化合物的主要原料。
传统的氧化钙生产方法主要以石灰石为原料，煅烧工艺采用竖窑，将石灰石与固体燃料混在一起或分层装入窑中燃烧。近年来也越来越多地利用硫酸钙作为原料进行煅烧制备氧化钙，为了制备纯度高的氧化钙，往往需要对产物进行提纯。其主要工艺是，将混合物投入水中使氧化钙消化，生成氢氧化钙，氢氧化钙溶于水，滤去杂质，得氢氧化钙溶液，然后向氢氧化钙溶液中通入二氧化碳，反应生成碳酸钙，将碳酸钙煅烧，即得到纯度较高的氧化钙，在此过程中，氧化钙的消化是一个放热化学反应过程，其中产生的热量是相当可观的，充分回收利用这些热量是此工艺中的一项重要任务。但是这个过程产生的热量又不是特别高，回收难度大，因此大多数生产厂家没有对此过程中的低温余热进行回收，同时为了保证一定的反应温度又需要通入循环冷水对反应器进行换热降温，这样做，不但低温余热得不到利用，还需要使用大量的冷水，既浪费能源又浪费水资源。
中国发明专利申请200510022528.X公开了一种硫酸生产过程中沸腾炉内废热利用的新方法，将从沸腾炉内出来的烟气用于加热水或空气分别实现向用户提供热水与暖气，但是这种应用受到地域与环境的限制，应用的可行性并不大。
中国实用新型专利200820019657.2公开了一种封闭式利用硫酸生产低温余热进行供暖的装置，其以酸冷器作为介质来加热水管内的水给用户供热，但是用户必须与设备相隔较近，否则应用性能不好。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有氧化钙生产过程中设备低温余热浪费严重，且影响反应速率的难题，提供一种能利用低温余热，减少能量消耗，提高生产效率的用硫酸钙生产氧化钙的设备与工艺。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
本发明之用硫酸钙生产氧化钙的设备，包括煅烧窑、消化室、二次煅烧窑，所述煅烧窑通过底部出料口Ⅰ与消化室顶部进料口相通，所述消化室分为两层，中间由滤网Ⅰ隔开；消化室侧壁还设有通往消化室底部的二氧化碳通入管道，消化室底部设有带滤网Ⅱ和分离斗的出料口Ⅱ，所述滤网Ⅱ为倾斜结构,与水平线的夹角为10-60度，滤网Ⅱ较低的一端与分离斗口的下端持平，消化室壁外设有换热器，分离斗直接通入敞开结构的干燥室内，所述干燥室与二次煅烧窑相通，所述换热器通过管道依次与加热器、冷凝器、循环泵形成封闭连接；所述加热器位于干燥室的底部。
进一步，所述滤网Ⅱ与水平线的夹角为45度。
进一步，所述滤网Ⅰ和滤网Ⅱ的目数均为1500-4000目（优选3000目）。
本发明之用硫酸钙生产氧化钙的设备工作过程，即本发明之用硫酸钙生产氧化钙的工艺，包括以下两部分的步骤：
物料生产过程：硫酸钙在煅烧窑内高温煅烧分解生成氧化钙，煅烧窑内的混合固体粉末依次通过煅烧窑底部的出料口Ⅰ、消化室顶部进料口进入消化室，氧化钙在消化室内消化反应生成氢氧化钙，并产生大量热量，氢氧化钙溶于水而其它杂质不溶于水，通过位于消化室中间的1500-4000目（优选3000目）的滤网Ⅰ过滤，消化室上层为氢氧化钙及杂质的混合物，下层为氢氧化钙溶液，同时通过消化室侧壁的二氧化碳通入管道向氢氧化钙水溶液中通入二氧化碳气体，生成碳酸钙沉淀，经过消化室底部滤网Ⅱ的过滤后，滤网Ⅱ上部为含有水分的碳酸钙粉末，含有水分的碳酸钙粉末经分离斗输送到干燥室（一方面滤网Ⅱ为倾斜结构，可以促进颗粒的运行，另一方面，通往的二氧化碳会使液体产生湍流，对滤网Ⅱ产生振荡作用，促进物料的下行），滤液经出料口Ⅱ下端排出，碳酸钙粉末经过干燥室干燥后，送入二次煅烧窑煅烧，即可得到纯度较高的氧化钙。
滤网Ⅰ是滤掉溶解过程中没有溶解的杂质，经过滤网Ⅰ过滤的是氢氧化钙溶液；氢氧化钙水溶液中通入二氧化碳以后，并不一定反应完全并生成碳酸钙沉淀，而滤网Ⅱ的作用是分离出产生的沉淀，防止过多未完全反应的氢氧化钙水溶液随着沉淀进入干燥室及二次煅烧窑，转化为氢氧化钙固体杂质，影响纯度，从而减少最终产品的杂质含量。
热量循环过程：消化室氧化钙的消化会释放出大量的热，固定于消化室外壁的换热器内通高温导热油（高温导热油闪点≥320℃），高温导热油吸收热量，并流动传递至位于干燥室底部的加热器，并为干燥器提供热量以干燥碳酸钙粉末，经过加热器的高温导热油温度降低，再经过冷凝器冷却（冷却的目的是使消化室的温度降低，增加溶解度，提高反应进行的速度与效率），高温导热油温度降低，并通过循环泵送入换热器循环使用。
本发明将硫酸钙生产氧化钙过程中的低温余热，用于生产过程中后续物料的干燥，最终实现热量的有效循环利用，能避免硫酸钙生产氧化钙过程中低温余热的浪费，减少能量消耗10%以上，同时增大产品氧化钙的纯度和生产效率。
附图说明
图1是本发明之用硫酸钙生产氧化钙的设备实施例结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
本实施例之用硫酸钙生产氧化钙的设备，包括煅烧窑1、消化室2、二次煅烧窑10，所述煅烧窑1通过底部出料口Ⅰ11与消化室2顶部进料口12相通，所述消化室2分为两层，中间由3000目的滤网Ⅰ13隔开；消化室2侧壁还设有通往消化室2底部的二氧化碳通入管道15，消化室2底部设有带滤网Ⅱ6和分离斗7的出料口Ⅱ14，所述滤网Ⅱ6为倾斜结构，与水平线的夹角为45度，滤网Ⅱ6较低的一端与分离斗7口的下端持平，消化室2壁外设有换热器3，分离斗7直接通入敞开结构的干燥室8内，所述干燥室8与二次煅烧窑10相通，所述换热器3通过管道依次与加热器9、冷凝器5、循环泵4形成封闭连接；所述加热器9位于干燥室8的底部；所述滤网Ⅱ6为3000目。
本实施例之用硫酸钙生产氧化钙的设备工作过程，即本实施例之用硫酸钙生产氧化钙的工艺，包括以下两部分的步骤：
物料生产过程：硫酸钙在煅烧窑1内高温煅烧分解生成氧化钙，煅烧窑1内的混合固体粉末依次通过煅烧窑底部的出料口Ⅰ11、消化室2顶部进料口12进入消化室2，氧化钙在消化室2内消化反应生成氢氧化钙，并产生大量热量，氢氧化钙溶于水而其它杂质不溶于水，通过位于消化室中间的3000目的滤网Ⅰ13的过滤，消化室2上层为氢氧化钙及杂质的混合物，下层为氢氧化钙溶液，同时通过消化室2侧壁的二氧化碳通入管道15向氢氧化钙水溶液中通入二氧化碳气体，生成碳酸钙沉淀，经过消化室2底部滤网Ⅱ6的过滤后，滤网Ⅱ6上部为含有水分的碳酸钙粉末，含有水分的碳酸钙粉末经分离斗7输送到干燥室8，滤液经出料口Ⅱ14下端排出，碳酸钙粉末经过干燥室8干燥后，送入二次煅烧窑10煅烧，即可得到纯度为99wt%的氧化钙。
热量循环过程：消化室2氧化钙的消化会释放出大量的热，固定于消化室2外壁的换热器3内通高温导热油，高温导热油吸收热量，并流动传递至位于干燥室8底部的加热器9，并为干燥室8提供热量以干燥碳酸钙粉末，经过加热器9的高温导热油温度降低，再经过冷凝器5冷却，高温导热油温度降低，并通过循环泵4送入换热器3循环使用。
本发明将硫酸钙生产氧化钙过程中的低温余热，用于生产过程中后续物料的干燥，最终实现热量的有效循环利用，能避免硫酸钙生产氧化钙过程中低温余热的浪费，减少能量消耗12%，同时增大产品氧化钙的纯度和生产效率。
Claims (5)
1.一种用硫酸钙生产氧化钙的设备，包括煅烧窑、消化室、二次煅烧窑，所述煅烧窑通过底部出料口Ⅰ与消化室顶部进料口相通，所述消化室分为两层，中间由滤网Ⅰ隔开；消化室侧壁还设有通往消化室底部的二氧化碳通入管道，消化室底部设有带滤网Ⅱ和分离斗的出料口Ⅱ，所述滤网Ⅱ为倾斜结构,与水平线的夹角为10-60度，滤网Ⅱ较低的一端与分离斗口的下端持平，其特征在于，消化室壁外设有换热器，分离斗直接通入敞开结构的干燥室内，所述干燥室与二次煅烧窑相通，所述换热器通过管道依次与加热器、冷凝器、循环泵形成封闭连接；所述加热器位于干燥室的底部。
2.根据权利要求1所述的用硫酸钙生产氧化钙的设备，其特征在于，滤网Ⅱ与水平线的夹角为45度。
3.根据权利要求1或2所述的用硫酸钙生产氧化钙的设备，其特征在于，所述滤网Ⅰ和滤网Ⅱ的目数为1500-4000目。
4.根据权利要求3所述的用硫酸钙生产氧化钙的设备，其特征在于，所述滤网Ⅰ和滤网Ⅱ的目数为3000目。
5.一种使用如权利要求1－4之一所述用硫酸钙生产氧化钙的设备回收余热的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
物料生产过程：硫酸钙在煅烧窑内高温煅烧分解生成氧化钙，煅烧窑内的混合固体粉末依次通过煅烧窑底部的出料口Ⅰ、消化室顶部进料口进入消化室，氧化钙在消化室内消化反应生成氢氧化钙，并产生大量热量，氢氧化钙溶于水而其它杂质不溶于水，通过位于消化室中间的1500-4000目的滤网Ⅰ过滤，消化室上层为氢氧化钙及杂质的混合物，下层为氢氧化钙溶液，同时通过消化室侧壁的二氧化碳通入管道向氢氧化钙水溶液中通入二氧化碳气体，生成碳酸钙沉淀，经过消化室底部滤网Ⅱ的过滤后，滤网Ⅱ上部为含有水分的碳酸钙粉末，含有水分的碳酸钙粉末经分离斗输送到干燥室，滤液经出料口Ⅱ下端排出，碳酸钙粉末经过干燥室干燥后，送入二次煅烧窑煅烧，即可得到纯度较高的氧化钙；
热量循环过程：消化室氧化钙的消化会释放出大量的热，固定于消化室外壁的换热器内通闪点≥320℃的高温导热油，高温导热油吸收热量，并流动传递至位于干燥室底部的加热器，并为干燥器提供热量以干燥碳酸钙粉末，经过加热器的高温导热油温度降低，再经过冷凝器冷却，高温导热油温度降低，并通过循环泵送入换热器循环使用。
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