工業氫氧化鈣(熟石灰 / 消石灰)的核心生產工藝是石灰消化法,以生石灰(氧化鈣,CaO) 為原料,通過與水發生水化反應制得,整個流程可分為原料預處理、消化反應、產物精制三大核心環節,具體如下:
一、 原料預處理原料選擇核心原料是生石灰,由石灰石(碳酸鈣,\(CaCO_3\))經高溫煅燒生成,要求生石灰的氧化鈣含量≥90%,雜質(如二氧化硅、氧化鎂、氧化鐵)含量越低越好,否則會影響氫氧化鈣的純度和活性。破碎與篩分大塊生石灰經顎式破碎機破碎至粒徑 50–100 mm 的小塊,避免因粒徑過大導致消化不充分。破碎后的生石灰通過振動篩分級,去除粉末狀雜質和過細顆粒,保證原料粒度均勻。
二、 核心環節:生石灰消化反應這是工業氫氧化鈣生產的關鍵步驟,化學反應式為:\(CaO + H_2O = Ca(OH)_2 + \text{熱量}\)該反應為放熱反應,會釋放大量熱量,且反應速率受生石灰粒度、加水量、反應溫度影響顯著。根據生產規模和自動化程度,分為兩種工藝模式:1. 間歇式消化工藝(適合中小型企業)配料混合:將定量的生石灰塊和水按 1:0.6–0.8 的質量比加入消化池(通常為混凝土或鋼制容器,帶攪拌裝置),水的溫度一般控制在 20–40℃,水溫過低會減慢反應速率,過高則易產生大量蒸汽,造成物料飛濺。攪拌消化:啟動攪拌器,生石灰與水充分接觸反應,反應過程中池內溫度會升至 80–100℃,持續攪拌 1–2 小時,確保生石灰完全消化。若出現 “欠燒”(生石灰未完全反應),需補加水并延長攪拌時間;若 “過燒”(生石灰活性低),則需更換原料。陳化熟化:反應后的料漿放入陳化池靜置 24–48 小時,讓未完全消化的生石灰繼續反應,同時使氫氧化鈣晶體生長更完整,提升產品活性。2. 連續式消化工藝(適合大型規模化生產)自動化程度高、產量大,是目前主流的工藝路線:連續進料:生石灰塊通過皮帶輸送機定量送入連續式消化機(如螺旋式消化機、槳葉式消化機),同時通過計量泵按比例連續加水。分段消化:消化機內分為預熱段、反應段、熟化段,物料在螺旋槳葉推動下向前移動,全程保持恒溫、恒濕環境,反應更均勻,避免局部過熱或反應不充分。余熱利用:反應釋放的熱量可預熱進水,降低能耗;產生的蒸汽經除塵處理后排放,避免粉塵污染。
三、 產物精制與后處理消化后的料漿為氫氧化鈣粗品,需進一步加工以滿足不同行業的純度和細度要求:固液分離若生產粉狀氫氧化鈣:將消化后的料漿送入旋流器分級,去除未消化的粗顆粒雜質,再通過壓濾機脫水,得到含水率 20%–30% 的濾餅。若生產氫氧化鈣漿液(如用于煙氣脫硫):直接將料漿稀釋至目標濃度,經膠體磨研磨后即可使用。干燥與粉碎脫水后的濾餅送入回轉干燥機或閃蒸干燥機,干燥至含水率≤0.5%。干燥后的物料通過雷蒙磨或氣流粉碎機粉碎,根據需求篩分成不同細度的產品:普通級:細度 100–200 目(用于建筑、路基);精細級:細度 325–600 目(用于化工、環保、造紙);超細級:細度 1250 目以上(用于高端涂料、塑料填料)。篩分與包裝粉碎后的產品經振動篩分級,剔除不合格顆粒,合格產品通過自動包裝機裝入噸袋或編織袋,密封儲存(需防潮,避免氫氧化鈣吸潮變質)。
四、 工藝關鍵控制點生石灰活性:活性越高,消化反應越徹底,產品活性和純度越高;過燒生石灰活性低,會導致產品雜質增多。水灰比:加水量不足會導致消化不充分,過量則會增加干燥能耗,需嚴格控制比例。反應溫度:溫度過高會使氫氧化鈣晶體結構破壞,降低活性;溫度過低則反應速率慢,需通過攪拌和余熱調控溫度。環保處理:消化過程產生的粉塵需經布袋除塵器收集,廢水經沉淀池處理后循環利用,避免污染。
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