1.Физико-химические основы процесса гашения извести

При гашении содержащегося в извести оксида кальция водой, взятой в стехиометрическом соотношении, образуется твердый рассыпчатый порошок, называемый пушонкой.

СаО_(ТВ)+ Н₂О_(Ж)→Са(ОН)_{2 (ТВ)}+ 65,5 кДж (1)

В воде Са(ОН)₂ растворяется плохо, причем с повышением температуры его растворимость уменьшается. Так, при 0 ˚С в 100 г воды растворяется 0,185, а при 100 ˚С всего лишь 0,077 г. При растворении Са(ОН)₂ в воде выделяется тепло, количество которого зависит от концентрации полученного раствора.

Вследствие малой растворимости Са(ОН)₂ для разложения хлорида аммония в отделении дистилляции применяют суспензию гидроксида кальция в воде, называемую известковым молоком, причем в реакцию с хлоридом аммония вначале вступает Са(ОН)₂, находящийся в растворе

Са(ОН)_{2 (Р)} + 2NH₄Cl_(Р)→CaCl_{2 (P)} + 2NH_{3 (P)} + 2H₂O_(Ж) + 13,1 кДж (2)

По мере расходования Са(ОН)₂ происходит его дальнейший переход в раствор из твердой фазы. В результате скорость разложения хлорида аммония будет зависеть от скорости растворения Са(ОН)₂, а следовательно, и от гидродинамических условий процесса (интенсивности перемешивания, величины поверхности контакта фаз, которая, в свою очередь, зависит от степени дисперсности гидроксида кальция - мелкие частицы растворяются быстрее).

Высокодисперсная суспензия труднее расслаивается, т. е. дольше сохраняет свою однородность, что важно при ее транспортировании через трубопроводы.

Степень дисперсности суспензии Са(ОН)₂ в значительной мере зависит от факторов, определяющих скорость гашения СаО. При повышении температуры воды, подаваемой на гашение, возрастает не только его скорость, но и степень дисперсности получаемой суспензии. На содовых заводах начальная температура подаваемой воды составляет 60-80 ˚С.

Количество подаваемой на гашение воды также влияет на скорость гашения, при большем количестве воды известь гасится быстрее.

На содовых заводах с целью снижения нагрузки отделения дистилляции известковое молоко готовят возможно более концентрированным. Однако предельно-возможная концентрация суспензии ограничена ее вязкостью, которая уменьшается с повышением температуры.

Качество известкового молока заметно зависит от качества извести. Примеси (особенно Al₂O₃) повышают вязкость молока. Большое значение имеет температура обжига карбонатного сырья: чем она выше, тем медленнее гасится полученная известь и тем менее дисперсным получается известковое молоко. Если температура обжига мела превышает 1350 ˚С, получаемая известь практически не гасится водой.

Из примесей, встречающихся в извести, на продолжительность гашения больше всего влияет сульфат кальция, с увеличением содержания которого скорость гашения уменьшается.

2.Технологическая схема получения известкового молока

Технологическая схема получения известкового молока включает две основные операции: гашение извести горячей водой и очистку известкового молока от крупных кусков необожженного карбонатного сырья, мелких зерен недопала, перекала и других нерастворимых примесей.

Схема приготовления известкового молока показана на рис. 5. Из рабочего бункера 2 известь подается лотковым питателем 1 во вращающийся барабан-гаситель 3, куда одновременно поступают нагретая вода и вода после промывки отбросных примесей извести (слабое известковое молоко). При гашении в гасителе 3 образуется известковое молоко с примесью твердых частиц различного размера, которое поступает в сортировочный барабан 5, представляющий собой сито с отверстиями размером 40 мм. Сортировочный барабан является продолжением гасителя, вращается вместе с ним и служит для отделения от известкового молока крупных кусков недопала (размером более 40 мм). В конце барабана 5 эти куски промываются горячей водой, поступают на транспортер 6 и передаются в известковые печи для повторного обжига.

Сортировочный барабан 5 заключен в кожух, оборудованный двумя вытяжными трубами для удаления образующегося в гасителе пара. Одна труба идет к конденсатору 4, где пар из гасителя подогревает воду, расходуемую на гашение, а вторая труба выведена в атмосферу на случай ремонта или чистки конденсатора.

Известковое молоко вместе с твердыми частицами размером менее 40 мм, проходящими через отверстия в барабане 5, поступает в сортировочный барабан 7: вращающееся перфорированное сито с отверстиями 2 мм. Здесь от известкового молока отделяются частицы размером более 2 мм, и оно, пройдя сито, попадает в конусообразный приемник кожуха, в который заключен сортировочный барабан, и далее подвергается окончательной очистке от примесей в классификаторе 14.

Оседающий на дне классификатора шлам выгребается реечным механизмом, промывается горячей водой и поступает в мешалку шлама 13. Концентрированное молоко, освобожденное от шлама, подается в мешалку известкового молока 15 и далее в отделение дистилляции.

Оставшиеся в сортировочном барабане 7 твердые частицы размером более 2 мм при вращении барабана постепенно перемещаются вдоль него и выгружаются в шнек 8, с помощью которого они передаются в шаровую мельницу мокрого помола 9. В мельнице одновременно с размолом происходит гашение извести, вскрываемой при размоле кусков. Образующееся в мельнице слабое известковое молоко вместе с примесями перетекает в мешалку 10 и далее для очистки от шлама откачивается центробежным насосом в виброгрохот 11. Шлам из виброгрохота поступает в мешалку отбросного шлама 13, а очищенное слабое известковое молоко направляется в мешалку 12, откуда насосом подается в гаситель.