一种粉状高活性氧化钙及其生产工艺

一种粉状高活性氧化钙及其生产工艺

技术领域

本发明涉及活性石灰生产技术领域，具体涉及一种粉状高活性氧化钙及其生产工 艺。

背景技术

活性石灰是钢铁工业的基本原料，也广泛用于电石、电力、玻纤、建材、造纸、污水 处理等行业，年用量近十亿吨。目前，国内外活性石灰生产方法从本质上来讲主要有三种， 第一种方法是以立式窑炉为主要焙烧装备，通常以大于20mm的块状石灰石为原料，以块煤 为燃料的生产方法；第二种通常也是以大于20mm的块状石灰石为原料，但其是以可燃气体 为燃料的生产方法，即以麦尔兹窑为代表的所谓气烧窑；第三种是回转窑为煅烧窑，在窑尾 设置立式预热器，在窑头设置有竖式冷却机的回转窑生产方法。但是这些生产方法虽然各 有优势，但是也各自存在着明显的不足之处。由于上述三种方法中通常只能使用20～80mm 内的块状石灰石原料进行生产，常常造成30％以上的石灰石资源的浪费，这些被浪费的细 碎石灰石形成采矿废弃物，又会形成土地占用和环境污染，形成次生灾害。

近年来，粉体高活性石灰日益成为国内铁粉烧结、轻质建材、化学化工等高新材料 应用方面的一个重点基础材料，随着国内市场需求量的急剧增加及环境治理力度的不断增 大，石灰生产行业面临着淘汰落后产能和生产技术工艺更新换代的巨大压力。因此急需一 种简便、快速生产高质量高活性氧化钙的生产方法来缓解这一困境。

发明内容

本发明的目的在于提供一种粉状高活性氧化钙及其生产工艺，本发明采用科学先 进的科学仪器和技术用于粉状高活性氧化钙生产的全过程。使粉状高活性氧化钙制备是具 有高效、优质、低耗、符合环保要求和大型化、自动化特征的现代氧化钙生产方法。其首先使 用破碎机将石灰石进行破碎成大不相等的小块破碎物料，然后产成的粗料经电磁振动给料 机送至磨粉机中，使石灰石磨制成粒度为0.1～3mm的粉状，粉状石灰石存于料仓中，或直接 进入多级旋风预热筒中进行悬浮预热分解，然后再进入回转窑中进行煅烧，回转窑中还配 有螺旋布料器，使物料在窑内均匀分布，从而将石灰石资源100％利用并实现规模化生产， 以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明提供了一种粉状高活性氧化钙及其生产工艺，包括如下步骤：

(1)将石灰石矿石用破碎机破碎成大不相等的小块破碎物料，产成的粗料经电磁 振动给料机送至磨粉机中，超规格大的矿石返回进破碎机，再一次破碎。磨粉机使石灰石磨 制成粒度为0.1～3mm的粉状；

(2)粉状石灰石进入5级旋风预热筒中进行悬浮预热分解，预热温度保持700～850 ℃，预热120～180min；

(3)预热后的粉末状物料经推杆推入回转窑中进行煅烧，回转窑中还配有螺旋布 料器，使物料在窑内均匀分布，设置煅烧温度为900℃～1050℃，保温10～40min，回转窑的 转速为2.8～3.4r/min。

(4)煅烧完成后，用冷却器将粉状物料冷却，冷却后的热风可循环进入系统利用， 冷却后的活性石灰的温度约为60～80℃。

优选地，步骤(1)中所述破碎机为CJ颚式破碎机、反击式破碎机、冲击式破碎机中 的一种，最优选为CJ颚式破碎机。

优选地，步骤(1)中所述磨粉机为节能环保雷蒙磨粉机、高压悬辊磨粉机、高强磨 粉机、超压梯形磨粉机和三环中速磨粉机，最优选为节能环保雷蒙磨粉机。

优选地，步骤(1)中所述雷蒙磨粉机内部配有风机，物料研磨后，风机将风吹入主 机壳内，吹起粉末，经置于研磨室上方的分析器进行分选，细度过粗的物料又落入研磨室再 次研磨，细度合乎规格的随风流进入旋风预热器。

优选地，步骤(2)所述旋风预热筒外部包覆有一层厚度为2cm～4cm的保温层，所述 保温层的由如下重量份的原料制成：高岭土20～40份，发泡剂0.5～5份，硅酸铝5～15份，玻 璃纤维8～20份，纳米二氧化硅气凝胶0.5～10份，磷酸二氢铝5～10份，水15～25份。

进一步的，所述保温层的加工方法为：按上述重量份数称取各原料，将高岭土，发 泡剂，硅酸铝，玻璃纤维，磷酸二氢铝，纳米二氧化硅气凝胶和水搅拌10～45min，接着加入 发泡剂继续快速搅拌10～15min，得混合料，将混合料置于成型器中并施加一定压力，成型 干燥固化即可。

优选地，步骤(3)所述回转窑内壁涂有一层3cm～6cm的涂层，所述由如下重量份的 原料制成：纳米硅酸盐粘土1～4份，球形氮化硼粉体20～40份，球形氧化铝陶瓷粉体20～40 份，二硫化钼1～5份，水10～15份，硅酸铝5～10份。

进一步的，所述涂层的制备和涂布方法为：按重量份数称取上述原料，混合均匀后 得到膏状混合料，将混合料均匀涂布在窑体内部，最后涂层的最外部为氧化铝，控制涂层的 厚度为3cm～6cm；

优选地，步骤(3)所述煅烧过程中，煅烧窑中为防止粉状石灰石分解不完全受热不 均的问题还配有多点螺旋布料器。

优选地，步骤(4)所述冷却器为气态多级悬浮冷却器，冷却后的热风可循环进入系 统利用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)采用现代化节能环保仪器设备，使粉状高活性氧化钙制备方法具有高效、优 质、低耗、符合环保要求和大型化、自动化特征的优点。

(2)雷蒙磨粉机的使用使得制备得到的粉状石灰石的过筛率高达99.9％，即粉状 石灰石的尺寸均在0.1～3mm之间，卡粉的情况极少。

(3)本发明预热窑的预热气体为煅烧、冷却过程产生的废气，缩短了煅烧过程的煅 烧时间，降低了能耗并保证氧化钙的产量。此外，保温层的使用提高煅烧窑的保温效率。

(4)本发明通过在煅烧窑内部进行涂层涂布并配用螺旋布料器，能将热量均匀分 布在粉状石灰石上，使反应受热均匀，提高活性氧化钙的产量和质量，缩短保温时间的同时 提高活性氧化钙的质量，较少过烧率。

具体实施方式

以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实 施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一：

本实施例中粉状高活性氧化钙的生产方法，包括如下步骤：

(1)将石灰石矿石用破碎机破碎成大不相等的小块破碎物料，产成的粗料经电磁 振动给料机送至磨粉机中，超规格大的矿石返回进破碎机，再一次破碎。磨粉机使石灰石磨 制成粒度为0.1～3mm的粉状；

(2)经过磨粉处理后满足要求的粉状石灰石直接进入5级旋风预热筒中进行悬浮 预热分解，预热温度保持750℃，预热150min；其中在预热筒外部包覆有一层厚度为2cm～ 4cm的保温层，保温层的制备方法如下：将高岭土20份，发泡剂5份，硅酸铝15份，玻璃纤维8 份，纳米二氧化硅气凝胶10份，磷酸二氢铝10份，水20份混合均匀后置于成型器中并施加一 定压力，成型、干燥固化即可。

(3)预热后的粉末状物料经推杆推入回转窑中进行煅烧，回转窑中还配有螺旋布 料器，使物料在窑内均匀分布，设置煅烧温度为950℃，保温20min，回转窑的转速为2.8r/ min。其中回转窑内壁涂有一层3cm～6cm的涂层，所述涂层制备方法如下：将纳米硅酸盐粘 土2份，球形氮化硼粉体30份，球形氧化铝陶瓷粉体30份，二硫化钼4份，水15份，硅酸铝8份， 混合均匀后得到膏状混合料，将混合料均匀涂布在窑体内部，最后涂层的最外部为氧化铝。

(4)煅烧完成后，用气态多级悬浮冷却器将粉状物料冷却，冷却后的热风可循环进 入系统循环利用，冷却后的活性石灰的温度约为60～80℃。

实施例二：

本实施例中粉状高活性氧化钙的生产方法，包括如下步骤：

(1)将石灰石矿石用破碎机破碎成大不相等的小块破碎物料，产成的粗料经电磁 振动给料机送至磨粉机中，超规格大的矿石返回进破碎机，再一次破碎。磨粉机使石灰石磨 制成粒度为0.1～3mm的粉状；

(2)经过磨粉处理后满足要求的粉状石灰石直接进入5级旋风预热筒中进行悬浮 预热分解，预热温度保持800℃，预热120min；其中在预热筒外部包覆有一层厚度为2cm～ 4cm的保温层，保温层的制备方法如下：将高岭土30份，发泡剂3份，硅酸铝10份，玻璃纤维15 份，纳米二氧化硅气凝胶5份，磷酸二氢铝8份，水15份混合均匀后置于成型器中并施加一定 压力，成型、干燥固化即可。

(3)预热后的粉末状物料经推杆推入回转窑中进行煅烧，回转窑中还配有螺旋布 料器，使物料在窑内均匀分布，设置煅烧温度为1050℃，保温10min，回转窑的转速为3r/ min。其中回转窑内壁涂有一层3cm～6cm的涂层，所述涂层制备方法如下：将纳米硅酸盐粘 土1份，球形氮化硼粉体20份，球形氧化铝陶瓷粉体20份，二硫化钼1份，水10份，硅酸铝5份， 混合均匀后得到膏状混合料，将混合料均匀涂布在窑体内部，最后涂上一层氧化铝。

(4)煅烧完成后，用气态多级悬浮冷却器将粉状物料冷却，冷却后的热风可循环进 入系统循环利用，冷却后的活性石灰的温度约为60～80℃。

实施例三：

本实施例中粉状高活性氧化钙的生产方法，包括如下步骤：

(1)将石灰石矿石用破碎机破碎成大不相等的小块破碎物料，产成的粗料经电磁 振动给料机送至磨粉机中，超规格大的矿石返回进破碎机，再一次破碎。磨粉机使石灰石磨 制成粒度为0.1～3mm的粉状；

(2)经过磨粉处理后满足要求的粉状石灰石直接进入5级旋风预热筒中进行悬浮 预热分解，预热温度保持700℃，预热180min；其中在预热筒外部包覆有一层厚度为2cm～ 4cm的保温层，保温层的制备方法如下：将高岭土40份，发泡剂0.5份，硅酸铝5份，玻璃纤维 20份，纳米二氧化硅气凝胶0.5份，磷酸二氢铝5份，水25份混合均匀后置于成型器中并施加 一定压力，成型、干燥固化即可。

(3)预热后的粉末状物料经推杆推入回转窑中进行煅烧，回转窑中还配有螺旋布 料器，使物料在窑内均匀分布，设置煅烧温度为900℃，保温40min，回转窑的转速为3.4r/ min。其中回转窑内壁涂有一层3cm～6cm的涂层，所述涂层制备方法如下：将纳米硅酸盐粘 土4份，球形氮化硼粉体40份，球形氧化铝陶瓷粉体40份，二硫化钼5份，水15份，硅酸铝10 份，混合均匀后得到膏状混合料，将混合料均匀涂布在窑体内部，最外部为氧化铝涂层。

(4)煅烧完成后，用气态多级悬浮冷却器将粉状物料冷却，冷却后的热风可循环进 入系统循环利用，冷却后的活性石灰的温度约为60～80℃。

实施例四：

本实施例中粉状高活性氧化钙的生产方法，包括如下步骤：

(1)将石灰石矿石用破碎机破碎成大不相等的小块破碎物料，产成的粗料经电磁 振动给料机送至磨粉机中，超规格大的矿石返回进破碎机，再一次破碎。磨粉机使石灰石磨 制成粒度为0.1～3mm的粉状；

(2)经过磨粉处理后满足要求的粉状石灰石直接进入5级旋风预热筒中进行悬浮 预热分解，预热温度保持850℃，预热140min；其中在预热筒外部包覆有一层厚度为2cm～ 4cm的保温层，保温层的制备方法如下：高岭土25份，发泡剂5份，硅酸铝15份，玻璃纤维12 份，纳米二氧化硅气凝胶8份，磷酸二氢铝8份，水22份混合均匀后置于成型器中并施加一定 压力，成型、干燥固化即可。

(3)预热后的粉末状物料经推杆推入回转窑中进行煅烧，回转窑中还配有螺旋布 料器，使物料在窑内均匀分布，设置煅烧温度为1000℃，保温25min，回转窑的转速为3.2r/ min。其中回转窑内壁涂有一层3cm～6cm的涂层，所述涂层制备方法如下：纳米硅酸盐粘土3 份，球形氮化硼粉体25份，球形氧化铝陶瓷粉体40份，二硫化钼5份，水15份，硅酸铝5份，混 合均匀后得到膏状混合料，将混合料均匀涂布在窑体内部，涂层最外部为氧化铝。

(4)煅烧完成后，用气态多级悬浮冷却器将粉状物料冷却，冷却后的热风可循环进 入系统利用，冷却后的活性石灰的温度约为60～80℃。

对照组一

本对照组的预热器外部不使用保温层，其余步骤与实施例1完全相同。

对照组二

本对照组的煅烧窑内壁不使用涂层进行涂布，其它方法与实施例1完全相同。

对照组三

本对照组的煅烧窑内部不使用螺旋布料器，其它方法与实施例1完全相同。

组别 氧化钙产量(mg/g) 活性度(mL) 过烧率(％)

实施例一 988.24 448 2.2

实施例二 976.36 487 3.7

实施例三 993.24 492 1.8

实施例四 995.19 407 2.9

对比例一 724.78 321 11.3

对比例二 766.84 346 9.4

对比例三 696.37 299 14.3

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局 限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和 环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改 动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附 权利要求的保护范围内。