Химия и химическая технология/7. Неорганическая химия

Посторонко А.И., Гайворонский В.Ф., Блудова А.А., Попов В.В.

Украинская инженерно-педагогическая академия

Интенсификация процесса обжига известняка солевыми добавками

В настоящее время все большее значение приобретают вопросы экономии материальных ресурсов, снижения энергозатрат на переработку сырья, охраны окружающей среды. Для энергоемких процессов переработки сырья одним из эффективных путей решения этих вопросов является использование добавок – минерализаторов, позволяющих понизить температуру процесса обжига, сократить его длительность, повысить скорость гашения извести, изменить наиболее существенные параметры, определяющие энергоемкость и производительность процесса [1].

Авторами [2] исследовано влияние солевых добавок на скорость, активность и температуру гашения извести, полученной обжигом известняка, который перед обжигом обработан растворами фосфатов щелочных металлов. Показано, что такая технология улучшает процесс гашения извести, увеличивает выход и дисперсность ее, а самое главное – способствует ускорению процесса разложения карбонатного сырья. Высококачественная известь очень нужна при регенерации аммиака в содовом производстве, при получении химически осажденного мела, при получении гидроксида кальция для нефтехимического производства.

Интерес представляет расширение ассортимента солевых добавок для интенсификации обжига известняка с целью получения извести, которую можно было бы использовать для производства порошкообразного гидроксида кальция для нефтехимической промышленности и для производства высокодисперсного СаСО₃, используемого как светлый наполнитель при изготовлении резин.

В качестве электролита использовали дистиллерную жидкость, которая является отходом содового производства, и содержит 11,2 % СаCl₂ и 4,1 % NaCl (остальное CaSO₄, Са(ОН)₂, СаСО₃, CaSO₄).

Для опытов применяли известняк в виде кусков размером примерно 100х50х15 мм. Обработку известняка производили дистиллерной жидкостью путем опрыскивания поверхности, выдерживали 30 мин., а затем помещали в муфельную печь для обжига. После окончания обжига определяли степень обжига весовым методом.

Установлено, что обработка дистиллерной жидкости известняка перед обжигом в зависимости от температуры уменьшает время обжига известняка. Использование в качестве солевой добавки дистиллерной жидкости позволит на 30 % уменьшить удельный расход топлива и улучшить микроструктуры извести.

Процесс диссоциации карбонатного сырья в присутствии электролитов происходит несколько иначе, чем при обжиге чистого карбоната без электролита. Существенно увеличивается (в 3-4 раза) ширина зоны для диссоциации. Первоначально СаСО₃ диссоциирует в редких изолированных участках, непосредственно контактирующих с элементом.

При увеличении выдержки количество таких участков
возрастает и материал приобретает пятнистую структуру. В дальнейшем наблюдается слияние темных пятен в сплошную массу извести.

Известь, полученная обработкой электролитом, имеет много трещин, рыхлая, хрупкая, легко крошится при надавливании. В то время, как контрольная известь более плотная и твердая. Все образцы обжигаются полностью, однако процент потери массы у известняков, обработанных электролитом, выше чем у контрольных.

Средняя потеря массы за счет выделения СО₂ у образцов, обрабатываемых электролитом, близка к теоретической и составила 43%, а в контрольных образцах – 39,5%. Полученные результаты показывают, что обработанные электролитом образцы быстрее выделяют СО₂. По-видимому выход газа ускоряется через трещины, образование которых мы наблюдали уже при предварительном нагреве.

Электролит способствует ускорению теплопередачи, что в свою очередь ускоряет процесс диссоциации карбонатного сырья и, несомненно, влияет на пористость и хрупкость извести.

Полученную известь использовали в производстве химически осажденного мела. Изготовленное известковое молоко из такой извести высокодисперсное, поэтому скорость карбонизации ее углекислым газом увеличивается, что приводит к повышению производительности цеха. Значительно уменьшается щелочность в готовом продукте. Удельная поверхность карбоната кальция составляет 28 – 33 м²/г против контрольного – 14-20 м²/г.

Література:

1. Нестор Л.И., Дмитрук Я.В. Интенсификация процесса обжига доломита солевыми добавками // Химическая технология. – 1989. - № 5. – С. 91-93.

2. Посторонко А.И., Попов В.В., Лебедев А.Т., Гайворонский В.Ф. Влияние электролитов на процесс обжига известняков // Хімія і хімічна технологія. Наукові праці ДонНТУ. – 2002. – Вып. 44. – С. 96-98.