CN105000812A - 方解石煅烧方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开方解石煅烧方法及设备，煅烧方法是：以方解石为原料，经电阻加热管、远红外加热板合成的真空特制密封煅烧炉焙烧裂解升华出CO2气体及活性氧化钙，CO2气体再由真空泵吸出从管道输送至配套的全自动固体二氧化碳制造装置内，经强压力、冷凝，转化为无色的液体，再减压迅速蒸发，膨胀而成固体二氧化碳成品；而将活性氧化钙和硅铁粉按重量比例3：1混合均匀，导入真空蒸馏炉内，进行真空热还原反应，经还原、置换、升华后气化，释放出钙蒸气，收集钙蒸气冷却即可获取金属钙固体和硅酸钙（CaSiO3）成品。本发明解决了土法煅烧石灰受煤、燃料等炉气污染的问题，有效回收CO2，制造干冰产品，变废为宝，生石灰进一步加工成金属钙，增加产品附加产值。
Description
技术领域
本发明属于固体二氧化碳和金属钙的制备方法，尤其涉及以方解石为原料煅烧方法及设备，属于化学设备及其化合物制备领域。
背景技术
目前热分解生产方解石 ( 或石灰石 )的方法有土窑煅烧、工业炉煅烧两大类。 第一类比较落后不再赘述。 第二类工业炉煅烧又细分为燃气 (煤粉 +煤气 ) 煅烧和工业电炉煅烧，是近年普遍采用的方法。其两种工艺上都是生产氧化钙 CaO，没有附带产品产出，虽可大型生产，但缺点是产品单一，产品污染多，空气污染大、石灰活性度不高。工业电炉煅烧单一生产氧化钙 CaO 成本高。
而目前金属钙的制备方法是：第一步：将大理石（CaCO3）煅烧，俗称煅白，制成生石灰（CaO）； 第二步：将生石灰（CaO）快速与铝粉（Al）混合，用压球机压制成长度为4cm左右的扁球； 第三步：将扁球放入1200度高温的还原罐中，然后抽真空； 第四步：铝粉与生石灰在真空高温条件下发生置换反应，生成氧化铝和金属钙蒸汽； 第五步：金属钙蒸汽在还原罐的水冷段凝结，形成金属钙结晶。 第六步：金属钙结晶冷却后就可以加工成所需规格的金属钙制品了，如金属钙粒、金属钙粉。
固体二氧化碳是干冰，在常温和6079.8千帕压力下，把二氧化碳冷凝成无色的液体，再在低压下迅速蒸发，便凝结成一块块压紧的冰雪状固体物质，其温度是零下78.5℃。
再者，现有技术中生产二氧化碳和金属钙的方法，如中和反应化学方法萃取二氧化碳技术：开釆矿石→粗碎→细碎→磨粉→加盐酸中和→收集二氧化碳气体，化学反应式如下：CaCO3+2HCl====CaCl2+CO2↑+H2O；分解反应化学方法制取金属钙, 在催化剂的条件下CaCe2分解得到金属钙，化学反应式如下： CaCl2====Ca＋Cl2↑；焙烧法氧化钙制法：CaCO3和煤在焙烧的条件下，得到CaO和CO2，化学反应式如下： CaCO3＋煤=====CaO＋CO2↑。
在采用化学反应方法制取二氧化碳和金属钙时应用三强酸中的盐酸，有极度腐蚀性，并在制取金属钙过程中释放出氯气，氯气带毒性，若因外泄会易使人中毒，伤人体健康，有安全稳患。
广西很多市县属于喀斯特地貌的石山地区，富含碳酸钙矿的方解石、石灰石和白云石分布十分普遍，初步统计在各县分，于地面裸露的该资源总量多达77835亿吨以上，尤其处于与云南、贵州交界山中之方解石，经冶金部门检测其化学含量高达98.89%，足可开采百多年以上，是广西较大的矿产资源之一。
方解石是碳酸钙矿的一个品种，也是天然碳酸钙矿中最常见的。其主要成分由Ca（钙）、C（碳）、O（氧）、三种元素构成，化学方程式为：CaCO3，分子量100.09，组成与含量：CaO、56.03%，CO2、43.9%，硬度：3.0，比重：2.6～2.8，不含其他杂质元素，当其加温于：819～832摄氏度时即能分解出二氧化碳气体和氧化钙。因此为达萃取出二氧化碳气体和氧化钙，最终用物理方法制备出固体二氧化碳、活性金属钙，有得天独厚优势。
发明内容
传统化学反应方法的工业化生产过程存在连续性局限，在制取金属钙过程中释放出氯气，氯气带毒性，若因外泄会易使人中毒，伤人体健康，存在安全稳患。用土窑煅烧和工业电炉煅烧两种工艺都是生产氧化钙，产品单一，产品污染多，空气污染大、石灰活性度不高，成本高。
为了便于工业化生产过程连续性，利于自动化控制作业的实施，克服现有生产技术不足之处，本发明提供方解石煅烧方法及设备，釆用电阻加热管与远红外线加热板构成的煅烧炉，以方解石为原料，用焙烧物理方法提取二氧化碳气体和氧化钙的前期产品，然后深加工获取固体二氧化碳、活性金属钙，以达到缩短生产时程，提高生产率，提高产品质量，降低环境污染，降低生产成本，消除安全隐患，最终达到增加经济利益，提高社会效益目的。
本发明的技术方案是：
方解石煅烧方法，是以方解石为原料，经电阻加热管、远红外加热板合成的真空特制密封煅烧炉焙烧裂解升华出二氧化碳气体及活性氧化钙前期产品，二氧化碳气体再由真空泵吸出从管道输送至配套的全自动固体二氧化碳制造装置内，经强压力、冷凝，转化为无色的液体，再减压迅速蒸发，膨胀而成固体二氧化碳成品；而将活性氧化钙成品，以氧化钙粉与硅铁粉按比例3：1混合均匀，导入真空蒸馏炉内，进行真空热还原反应，经还原、置换、升华后气化，释放出钙蒸气，收集钙蒸气冷却即可获取金属钙固体和硅酸钙（CaSiO3）成品。
上述方解石煅烧温度为800～900℃。
上述经煅烧炉焙烧裂解升华出的二氧化碳气体在全自动固体二氧化碳合成设备5498～6250 KPa压力下，将二氧化碳气体冷凝成无色的液态二氧化碳，再在低压下迅速膨胀、蒸发而生成固体二氧化碳成品。
上述氧化钙与硅铁粉混合进行真空热还原反应的条件是温度1400-1600℃，压力为10 Pa。
方解石煅烧方法所采用的设备煅烧炉，是一种将方解石煅烧升华出CO2气体及活性氧化钙的设备，其特征在于：包括炉体、出料口3、进料口6和出气口4，炉体旁设有贮料罐1；所述的炉体用耐温钢铁材料焊成一个长方型全封闭整体，炉体下半部呈长方型，上半部焊接为梯形气室10，留有n个排列出气口4，下半部炉内周边粘贴有耐火砖9，炉体内部还设有电阻加热管及远红外加热板件12，提供方解石裂解时的热能；凸轮振动部件8安装在耐温钢板11的底部，使粉料以流动状态沿着斜面分散边受热煅烧；进料口6安装有进料活门7，出料口3安装有出料活门2；分解后的CO2从出气口4接总管道5。
所述的梯形气室10，留有n个排列出气口4, 其中，n > 2。
与现有技术相比，本发明的优点是：
1、本发明以方解石为原料，经电阻加热管、远红外加热板合成的真空特制密封煅烧炉焙烧裂解出二氧化碳气体及活性氧化钙前期产品，然后深加工获取固体二氧化碳及活性金属钙，解决了土法煅烧石灰受煤、燃料等炉气污染的问题，并且方解石在真空特制密封煅烧炉中分解具有分解速度快、煅烧温度低、时间短、能耗低、热损小、石灰白度高、活性度高、反应性强的优点。
2、本发明克服了传统化学反应方法的工业化生产过程存在连续性局限，且在制取金属钙过程中释放出氯气，氯气带毒性，若因外泄会易使人中毒，伤人体健康，存在安全稳患的缺点。
3、本发明的真空特制密封煅烧炉采用电阻加热管、远红外加热板合成，并以其作为煅烧炉的热源，具有辐射效果好，安全可靠，节能显著，安装操作简便等优点。
4、本发明的工艺过程中不产生氯气，不产生三废排放，对人体无损害，对环境无汚染，操作安全可靠。
5、本发明的煅烧炉炉内周边用耐火砖粘贴起保温、隔热作用，并防止钢件体被腐蚀。煅烧炉炉中近底部设置一块两边带挡料板导料的耐温钢板，挡料板能防止下料漏失而睹塞正常生产工作的耐温钢板，耐温钢板以斜度安装，耐温钢板底面并安置有凸轮振动部件，使粉料以流动状态沿着斜面分散边受热煅烧、边由上而下缓流向炉外输出注入贮料罐。
附图说明
图1 煅烧炉的立体示意图。
图2 煅烧炉的剖图 。
图中的名称及序号为：
贮料罐1、出料活门2、 煅烧炉的出料口3、出气口4、 总管道5、进料口6 、进料活门7、凸轮振动部件8、耐火砖9、梯形气室10、耐温钢板11、电阻加热管及远红外加热板件12。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不局限于实施例表示的范围。
实施例中所用的煅烧炉为电阻加热管、远红外加热板合成的真空特制密封煅烧炉。
实施例1
方解石煅烧方法所采用的设备煅烧炉，是一种将方解石煅烧升华出CO2气体及活性氧化钙的设备，其特征在于：包括炉体、出料口3、进料口6和出气口4，炉体旁设有贮料罐1；所述的炉体用耐温钢铁材料焊成一个长方型全封闭整体，炉体下半部呈长方型，上半部焊接为梯形气室10，留有n个排列出气口4，下半部炉内周边粘贴有耐火砖9，炉体内部还设有电阻加热管及远红外加热板件12，提供方解石裂解时的热能；凸轮振动部件8安装在耐温钢板11的底部，使粉料以流动状态沿着斜面分散边受热煅烧；进料口6安装有进料活门7，出料口3安装有出料活门2；分解后的CO2从出气口4接总管道5。
所述的梯形气室10，留有n个排列出气口4, 其中，n 为4。
方解石煅烧方法，是以方解石为原料，经电阻加热管、远红外加热板合成的真空特制密封煅烧炉焙烧裂解升华出二氧化碳气体及活性氧化钙前期产品，二氧化碳气体再由真空泵吸出从管道输送至配套的全自动固体二氧化碳制造装置内，经强压力、冷凝，转化为无色的液体，再减压迅速蒸发，膨胀而成固体二氧化碳成品；而将活性氧化钙成品，以氧化钙粉与硅铁粉按比例3：1混合均匀，导入真空蒸馏炉内，进行真空热还原反应，经还原、置换、升华后气化，释放出钙蒸汽，收集钙蒸气冷却即可获取金属钙固体和硅酸钙（CaSiO3）成品。
上述方解石煅烧温度为800～900℃。
上述经煅烧炉焙烧裂解升华出的二氧化碳气体在全自动固体二氧化碳合成设备5498～6250 KPa压力下，将二氧化碳气体冷凝成无色的液态二氧化碳，再在低压下迅速膨胀、蒸发而生成固体二氧化碳成品。
上述氧化钙与硅铁粉混合进行真空热还原反应的条件是温度1400-1600℃，压力为10 Pa。
Claims (4)
1. 方解石煅烧方法，其特征在于：以方解石为原料，经电阻加热管、远红外加热板合成的真空特制密封煅烧炉焙烧裂解升华出二氧化碳气体及活性氧化钙前期产品，二氧化碳气体再由真空泵吸出从管道输送至配套的全自动固体二氧化碳制造装置内，经强压力、冷凝，转化为无色的液体，再减压迅速蒸发，膨胀而成固体二氧化碳成品；而将活性氧化钙成品，以氧化钙粉与硅铁粉按重量比例3：1混合均匀，导入真空蒸馏炉内，进行真空热还原反应，经还原、置换、升华后气化，释放出钙蒸气，收集钙蒸气冷却即可获取金属钙固体和硅酸钙成品。
2.根据权利要求1所述的方解石煅烧方法，其特征在于：所述的方解石煅烧温度为800～900℃；经煅烧炉焙烧裂解升华出的二氧化碳气体在全自动固体二氧化碳合成设备5498～6250 KPa压力下，将二氧化碳气体冷凝成无色的液态二氧化碳，再在低压下迅速膨胀、蒸发而生成固体二氧化碳成品；所述的氧化钙与硅铁粉混合进行真空热还原反应的条件是温度1400-1600℃，压力为10 Pa。
3.根据权利要求1或2所述的方解石煅烧方法，其特征在于：方解石煅烧方法所采用的设备煅烧炉，是一种将方解石煅烧升华出CO2气体及活性氧化钙的设备，其特征在于：包括炉体、出料口（3）、进料口（6）和出气口（4），炉体旁设有贮料罐（1）；所述的炉体用耐温钢铁材料焊成一个长方型全封闭整体，炉体下半部呈长方型，上半部焊接为梯形气室（10），留有n个排列出气口（4），下半部炉内周边粘贴有耐火砖（9），炉体内部还设有电阻加热管及远红外加热板件（12），提供方解石裂解时的热能；凸轮振动部件（8）安装在耐温钢板（11）的底部，使粉料以流动状态沿着斜面分散边受热煅烧；进料口（6）安装有进料活门（7），出料口（3）安装有出料活门（2）；分解后的CO2从出气口（4）接总管道（5）。
4.根据权利要求3所述的煅烧炉，其特征在于：所述的梯形气室（10），留有n个排列出气口（4）, 其中，n > 2。
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