CS202642B1 - Process for lowering reactivity of soft burnt lime - Google Patents

Description

Vynález se týká snižování reaktivnosti měkce páleného vápna, zejména mletého.The invention relates to reducing the reactivity of soft calcined lime, especially ground lime.

Reaktivita vyrobeného vápna závisí zejména na typu pece, na seřízení této pece, průběhu teplot, ale také na vlastnostech použitého vápence. V důsledku změn vlastností použitého vápence vznikají tedy výkyvy v reaktivitě vyrobeného vápna, i když ostatní vlivy vyloučíme. Známá zařízení pro výpal neumožňují přechod na jinou reaktivitu v žádaném rozsahu. Vysoce reaktivní vápna jsou citlivá na hydrataci vzdušnou vlhkostí při dopravě a při manipulaci, což je nežádoucí zejména při použití v ocelářství. Velmi jemně mleté reaktivní vápno (měkce vypálené) má špatné sypné vlastnosti, což znesnadňuje vyprazdňování zásobníků, balení, pneumatickou dopravu a dávkování.The reactivity of the lime produced depends mainly on the type of furnace, on the adjustment of the furnace, on the temperature course, but also on the properties of the limestone used. Therefore, changes in the properties of the limestone used result in fluctuations in the reactivity of the lime produced, although other effects are excluded. Known firing devices do not allow the transition to other reactivity in the desired range. Highly reactive limes are sensitive to air humidity hydration during transport and handling, which is undesirable especially in steel applications. Very finely ground reactive lime (softly baked) has poor flow properties, which makes it difficult to empty containers, packaging, pneumatic conveying and dosing.

Snižování reaktivity se běžně provádí zvyšováním teploty výpalu. Tento způsob má nevýhodu značné setrvačnosti, která u pecí šachtových způsobuje zpoždění více než jeden den. Vyšší teplota výpalu snižuje trvanlivost vyzdívky pece. Je také znám způsob, podle kterého se reaktivita (aktivita) snižuje přívodem vodní páry do chladícího vzduchu pece. Tento způsob je použitelný ve stavebnictví, avšak nevyhovuje u vápna pro ocelářské účely, kde je hydratace vápna nežádoucí.Reducing the reactivity is commonly accomplished by increasing the firing temperature. This method has the disadvantage of considerable inertia, which causes a delay of more than one day in shaft furnaces. Higher firing temperatures reduce the durability of the furnace lining. A method is also known in which reactivity is reduced by supplying water vapor to the furnace cooling air. This method is applicable in the construction industry, but it is unsuitable for steel lime where lime hydration is undesirable.

Uvedené nevýhody jsou odstraněny způsobem snižování reaktivity měkce páleného vápna, jehož podstatou je, že se na částice vápna o teplotě 20 až 700 °C působí plynnou směsí,These disadvantages are overcome by a method of reducing the reactivity of soft calcined lime, which is based on the treatment of lime particles at a temperature of 20 to 700 ° C with a gas mixture,

202 642202 642

202 042 obsahující kysličník uhličitý v množství 0,5 až 100 % o teplotě 20 až 700 °C. Plynná směs obsahuje též vodní páru v množství do 30 % obsahu kysličníku uhličitého a v tom případě teplota vápna i plynu je vyšší než 100 °C.202 042 containing 0.5 to 100% of carbon dioxide at 20 to 700 ° C. The gas mixture also contains water vapor in an amount of up to 30% of the carbon dioxide content, in which case the temperature of the lime and the gas is higher than 100 ° C.

Kysličník uhličitý, přiváděný v plynné aměai k povrchu částic, reaguje s vápnem a na povrchu částic vznikne uhličitan vápenatý. Při použití v ocelářství má tento způsob tu vý hodu, že podstatně snižuje hydrataci vápna během dopravy (i pneumatické) a při manipulaci Současně se snižuje nebezpečí přepálení povrchové vrstvy vápna při prvním atyku a roztave nou lázní ocelářské pece, protože se rozloží na kysličník vápenatý a .uhličitý.The carbon dioxide supplied in gaseous form to the particle surface reacts with the lime to form calcium carbonate on the surface of the particles. When used in the steel industry, this method has the advantage of substantially reducing lime hydration during transport (even pneumatic) and handling. .carbon.

Povrchové vrstva vápna, která je při běžných postupech znehodnocena hydrataci, ⁵japři způ sobu podle vynálezu ve stavu zrodu, a tedy velmi reaktivní vůči lázni. Vliv na tepelnou bilanci je malý, protože se jedná pouze o povrchovou vrstvu.The surface layer of lime which is devalued by the conventional processes, hydration, ⁵ japři cause harmful according to the invention in the making, and thus highly reactive to the bath. The effect on the heat balance is small because it is only a surface layer.

Dodatečná regulace reaktivity má několikrát nižší časovou konstantu, nežli regulace změnou teploty výpalu. Je tedy pružnější jak pro regulaci ne konstantní reaktivitu, tak i při přechodu na jinou reaktivitu podle požadavků trhu.The additional reactivity control has a time constant several times lower than the control by the change in firing temperature. It is therefore more flexible both for regulation of non-constant reactivity and for switching to other reactivity according to market requirements.

Postupem podle vynálezu zpracovaná povrchová vrstva zlepšuje sypné vlastnosti, zejmé na velmi jemně mletého vápna, které ae používá pro moderní rychlé ocelářské pochody.The surface treated with the process according to the invention improves the flow properties, in particular of the finely ground lime, which is used for modern fast steelmaking processes.

Příkladná realizace u vápenické pece spočívá v tom, že se část kouřových plynů z pece přidává ku vzduchu používanému pro chlazení vápna v peci, a to v množství do 30 %, počítáno na vzduch. Vápno projde chladícím pásmem pece asi za 10 hodin. U rychlých chladičů asi za 1 hod. Při nízké koncentraci kysličníku uhličitého ve vzduchu (do 15 #) a teplotě 700 °C spotřebuje vápno na rekarbonizaci během 1/2 hod. 10 % kysličníku uhličitého, počítáno na hmotnost vápna. Je předpoklad pro spotřebování všeho kysličníku uhličitého ze vzduchu. Protože vzduch postupuje protiproudně vůči vápnu, nemůže dojít k rovnovážnému stavu, a i z tohoto hlediska je předpoklad pro úplné zreagování kysličníku uhličitého. Poslední zbytky kysličníku uhličitého dostávají se do styku s čistým vápnem o vysoké teplotě.An exemplary embodiment of a lime kiln is that part of the kiln flue gases is added to the air used to cool lime in the kiln, up to 30%, calculated on air. The lime will pass through the furnace cooling zone in about 10 hours. With fast coolers in about 1 hour. At low carbon dioxide concentrations in the air (up to 15 #) and a temperature of 700 ° C, lime consumes 10% of the carbon dioxide, based on the weight of lime, for recarbonisation within 1/2 hour. It is a prerequisite for the consumption of all carbon dioxide from the air. Since the air flows countercurrently to the lime, no equilibrium can occur, and even from this point of view it is a prerequisite for the complete reaction of carbon dioxide. The last residues of carbon dioxide come into contact with pure high temperature lime.

V tomto případě se regulace stupně rekarbonizace provádí dávkováním kysličníku uhličitého úměrně ku hmotnosti vápna.In this case, the degree of recarbonization is controlled by dosing carbon dioxide in proportion to the weight of the lime.

V případech, kdy se žádá vysoká čistota vápna, a při výpalu bylo použito sirnýeh paliv, případně při jiné možnosti znečištění kouřovými plyny, dávkuje se do chladícího vzduchu technický kysličník uhličitý.In cases where high purity of lime is required and sulfur-containing fuels were used during firing, or in case of other possibility of contamination by flue gases, technical carbon dioxide is added to the cooling air.

Má-li se potlačit hydratace vlivem vlhkosti obsažené v plynech, použijí se plyny o teplotě vyšší než 100 °C a vhánějí se do pece v místě, kde teplota vápna je vyěěí než 100 °C.In order to suppress the hydration due to the moisture contained in the gases, gases having a temperature greater than 100 ° C are used and blown into the furnace where the lime temperature is above 100 ° C.

Při rekarbonizaci, prováděné mimo pec, po vybrání z chladiče, to jest v případech, kdy je nutno ještě vápno drtit anebo mlet, realizuje se způsob v samostatném zařízení, což může být bud zásobník, šachta, nebo rotující buben. U drobných frakcí pak zařízení,In the case of recarbonisation carried out outside the furnace, after removal from the cooler, i.e. where the lime still needs to be crushed or ground, the process is carried out in a separate device, which can be either a storage tank, a shaft or a rotating drum. For small fractions,

202 042 pracující na fluidním nebo disperzním principu. V těchto případech je výhodné regulovat stupeň rekarbonizace výškou maximální teploty procesu.202 042 operating on a fluid or dispersion principle. In these cases, it is advantageous to control the degree of recarbonization by the height of the maximum process temperature.

Tak například u zrnitostí 15 mm aktivního vápna dosáhne se při 350 °C po 30 minutách rekarbonizací přírůstek 2,5 % kysličníku uhličitého ve vápně. Další prodlevou v zařízení již stupeň rekarbonizace vzrůstá nepatrně (vznikla ochranná vrstva).For example, with a grain size of 15 mm active lime, an increase of 2.5% of carbon dioxide in lime is achieved at 350 ° C after 30 minutes by recarbonisation. Another delay in the equipment already increases the degree of recarbonisation slightly (a protective layer has formed).

U vápna vysoce reaktivního jemně mletého se dosáhne rekarbonizací při teplotě 350 °C po dobu 60 minut zvýšení obsahu kysličníku uhličitého o 10 %.In the case of highly reactive finely ground lime, an increase of 10% of the carbon dioxide content is achieved by recarbonisation at 350 ° C for 60 minutes.

Naproti tomu při teplotách kolem 40 °C u velmi jemně mletého vápna střední aktivity dosáhne se při rekarbonizací zvýšení obsahu kysličníku uhličitého o 1 %.On the other hand, at temperatures of about 40 ° C for very finely ground lime of moderate activity, an increase in carbon dioxide content of 1% is achieved by recarbonisation.

Ve všech uvedených případech bylo vápno v prostředí 100 %ního plynného kysličníku uhličitého.In all these cases, the lime was in an environment of 100% carbon dioxide gas.

Snížení koncentrace kysličníku uhličitého má na výsledky rekarbonizace malý vliv.Reducing the concentration of carbon dioxide has little effect on the results of recarbonisation.

U vápna zrna 15 mm při použití vzduchu s přídavkem 30 % kysličníku uhličitého za teplot 350 °C je přírůstek obsahu kysličníku uhličitého ve vápně 1,5 % za 30 minut.For 15 mm grain lime using air with the addition of 30% carbon dioxide at 350 ° C, the increase in lime carbon dioxide content is 1.5% per 30 minutes.

Vápno, zejména měkce pálené o vysoké reaktivitě, neupravené rekarbonizací přijímá vzdušnou vlhkost a hydratuje, přičemž se rozpadá. Výsledky zkoušek jsem publikoval v časopise Hutník 1970, č. 2, str. 55 až 56. Za 24 hodin uložení na vzduchu činí zvýšení hmotnosti v důsledku hydratace 9 56. To znamená, že zhydratovalo téměř 30 % vápna. U tvrdě páleného vápna (z běžných šachtových pecí) se v důsledku hydratace na vzduchu zvýší za 24 hodin hmotnost o 0,5 ¢.Lime, especially soft-burnt, high reactivity, untreated by recarbonisation, absorbs air moisture and hydrates, disintegrating. The results of the tests were published in the journal Hutník 1970, No. 2, pp. 55 to 56. After 24 hours of storage in air the weight increase due to hydration is 9 56. This means that almost 30% of lime hydrated. In the case of hard lime (from conventional shaft kilns), the weight increases by 0.5 0,5 in 24 hours due to air hydration.

Vápno reaktivní, na povrchu rekarbonizované zvýšením obsahu kysličníku uhličitého o 5 56 (1 56), zejména při teplotách rekarbonizace pod 300 °C, zhydratuje za 24 hodin o 0;3 % (1 56), zvýšení hmotnosti.Reactive lime, recarbonised on the surface by increasing the carbon dioxide content by 56 (15), especially at recarbonisation temperatures below 300 ° C, hydrates by 0.3% (15) over 24 hours, increasing weight.

Na přiložených výkresech jsou graficky znázorněny výsledky laboratorních zkoušek.The attached drawings show graphically the results of laboratory tests.

Na obr. 1 jsou průběhy aktivit při hašení vzorků vápna ve vodě podle normované metody ČSN 72 2216. Na obr. 2 jeou průběhy reaktivit vzorků vápna podle metody uvedené v ČSN 72 2235, kde se vápno titruje 4 normální kyselinou solnou.Figure 1 shows the courses of lime slaking in water according to the standard method ČSN 72 2216. Figure 2 shows the courses of reactivity of lime samples according to the method given in ČSN 72 2235, where the lime is titrated with 4 normal hydrochloric acid.

Označení vzorků je na obou grafech totožné. Vzorek č. 1 je vápno velmi jemně mleté z běžné výroby, tvrdší výpal, obsah kysličníku uhličitého 3,3 56 v původním stavu. Vzorek č. 2 vznikl ze vzorku č. X působením čistého kysličníku uhličitého o atmosférickém tlaku při teplotě 40 °C po dobu 24 hodin. Obsah kysličníku uhličitého se zvýšil o 1 56.The sample designation is identical on both graphs. Sample No. 1 is lime very finely ground from normal production, harder firing, content of carbon dioxide 3,3 56 in its original state. Sample No. 2 was formed from Sample No. X by treatment with pure carbon dioxide at atmospheric pressure at 40 ° C for 24 hours. The carbon dioxide content increased by 1 56.

Vzorek č. £ je vápno o maximální provozně dosažitelné aktivitě, kdy k úplnému vyhašení dochází během 1 minuty. Vzorek byl upraven na jemně mleté vápno, obsah kysličníku uhličitého 1,6 56. Po 60 minutách působení čistého kysličníku uhličitého o atmosférickém tlaku při teplotě 350 °C byl získán vzorek č. £. Obsah kysličníku uhličitého se při tom zvýšil o 11 56. Schopnost hydratace je výrazně opožděna, zejména v počátečních minutách (do 20 mi202 642 nut). Tento příklad je volen jako extrémní pro zvýraznění.Sample No. 5 is lime of maximum operationally achievable activity, with complete extinguishing occurring within 1 minute. The sample was adjusted to finely ground lime, a carbon dioxide content of 1.656. After 60 minutes of exposure to pure carbon dioxide at atmospheric pressure at 350 ° C, sample No. 6 was obtained. The content of carbon dioxide increased by 11 56. The hydration ability is significantly delayed, especially in the initial minutes (up to 20 mi202 642 nut). This example is chosen as extreme for highlighting.

Volbou vhodné teploty lze dosáhnout libovolného stavu mezi křivkou δ. 2 ^a £· Tento efekt je výhodný rovněž při použití vápen do pórobetonů, kde ae žádá definovaná křivka hašení.By selecting a suitable temperature one can achieve any state between the δ curve. 2 ^and £ · This effect is also advantageous when using lime in gas concrete where ae asks extinguishing defined curve.

Na obou grafeeh je vyznačena hodnota a, tj. rozdíl aktivit naho reaktivit v průběhu zkoušky, a b rozdíl při zkončení zkoušky. Je zřejmá, že dochází ku zpoždění, které ee po prodloužené době čáétečBě vyrovná. Konečný rozdíl je úměrnýsníženému obsahukysličníku vápenatého.Both graphs show the value of a, ie the difference in activity of its reactivities during the test, and b the difference at the end of the test. Obviously, there is a delay that ee compensates after a prolonged period of time. The final difference is proportional to the decreased calcium oxide content.

K intenzivní rekarbonizaci dochází působením kysličníku uhličitého na vápno při mletí. Současně však dochází ku značnému utlumení mlecího procesu, takže v praxi nelze tohoto postupu výhodně použít.Intensive recarbonisation occurs by the action of carbon dioxide on the lime during grinding. At the same time, however, the milling process is significantly attenuated, so that in practice this process cannot be advantageously used.

Naproti tomu při rekárbonizaci vápna až po mletí o 1 % kysličníku uhličitého zvýšila se sypnost vzorku č. £ ze 17 %/l mm na 23 %/l mm u vzorku č. 2. Materiály o sypnosti menší než 20 %/l mm již'působí potíže při vyprazdňování zásobníků.On the other hand, in lime recarbonation up to 1% carbon dioxide grinding, the flow rate of Sample No. 5 increased from 17% / lmm to 23% / lmm for Sample No. 2. Materials with a flow rate of less than 20% / lmm causing difficulty in emptying containers.

Claims (2)

1. Způsob snižováni reaktivnosti měkce páleného vápna, vyznačenýtím, že se na částice vápna o teplotě 20 až 700 °C působí plynnou eměei, obsahující kysličníkuhličitý v množství 0,5 až 100 % o teplotě 20 až 700 °C.A process for reducing reactivity of soft calcined lime, characterized in that lime particles at a temperature of 20 to 700 ° C are treated with a gaseous emulsion containing 0.5 to 100% of carbon dioxide at a temperature of 20 to 700 ° C. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že plynné eměe obsahuje též vodní páru v množství do 30 % obsahu kysličníku uhličitého, přičemž teplota vápna i plynů je vyšší než 100 °C2. A process according to claim 1, characterized in that the gaseous mixture also contains water vapor in an amount of up to 30% of the carbon dioxide content, wherein the temperature of the lime and the gases is higher than 100 ° C.