Преобразование известняка и доломита в известь и обожженный доломит

Главную роль в процессе преобразования играют печи, превращающие сырой карбонатный материал в оксид (известь или доломит) с широким набором свойств, предъявляемых потребителями.

 

  

 

 


 

Химическое преобразование требует существенного объема энергии и осуществляется в больших промышленных печах. Применяются различные типы технологий обжига, в основном во вращающихся и вертикальных печах.

 

 

 

Подробнее о вращающихся печах

Вращающаяся печь представляет собой длинный наклонный цилиндр длиной около 100 м, в который подается порода размерами от 3 до 50 мм.

 

Вращение и наклон печи позволяют шихте скатываться сверху вниз. Шихта занимает всего 10 % площади поперечного сечения печи; остальную часть заполняет газовый поток. 

 

Шихта находится во вращающейся печи от 6 до 8 часов. До достижения зоны декарбонизации температура в печи повышается постепенно, после чего шихта подвергается воздействию высокой температуры. Это происходит рядом с горелкой, куда подается топливо. Обычно во вращающихся печах применяются горелки, допускающие одновременную подачу сразу нескольких видов топлива. Контур пламени можно корректировать от короткого до длинного, меняя настройки горелки.

Вращающиеся печи производят известь с регулируемой химической активностью и обеспечивают общую декарбонизацию с очень низким значением остаточного CO2 в извести. Такие печи применяются для получения продуктов с особыми характеристиками, таких как низкосернистая известь или известь/обожженный доломит с определенной химической активностью, а также помогают повысить степень использования карбонатного сырья.

 

Подробнее о вертикальных печах

Пересыпные шахтные печи

Пересыпные шахтные печи обычно строят в виде группы печей, в которых известняк (или доломит) смешиваются с твердым топливом. Воздух, подаваемый через основание для охлаждения извести, воспламеняет смешанное с известняком топливо в головной части печи. Такие печи способны развивать чрезвычайно высокие температурные максимумы, подвергая известняк жесткому обжигу, и применяются для производства извести с очень низкой химической активностью. В печах этого типа возможно также получение жестко обожженного доломита. 

В других шахтных печах используются несколько уровней боковых горелок, которые подают топливо в зону горения, вызывая резкое увеличение температуры.

Кольцевые шахтные печи

Кольцевая печь — это следующий этап развития шахтных печей. Для подачи альтернативных видов топлива печь оборудована двумя уровнями внешних камер сгорания. На каждом уровне предусмотрены четыре или пять камер, в зависимости от объема печи. Печь называется кольцевой, потому что внутренний цилиндр создает кольцевую зону, через которую проходит загрузка.

Циркуляция газового потока в пустом центральном цилиндре означает, что длину эффективной зоны декарбонизации можно расширить до уровня нижних горелок. Это позволяет производить известь с более высокой химической активностью, которую нельзя получить в классической шахтной печи.

Прямоточные регенеративные печи

Прямоточная регенеративная печь представляет собой высокоэффективную шахтную печь, состоящую из двух или трех шахт, соединенных между собой переходным каналом. Топливо подается по горелкам, погруженным в шихту. Некоторые печи оснащаются 19 горелками, а в современных печах используется по 33 горелки для каждой шахты. Прямоточные регенеративные печи работают в переменных режимах: сначала цикл обжига, а затем цикл предварительного нагрева. Шахта в режиме обжига получает топливо с горелок, а другая шахта в это время находится в режиме предварительного нагрева. Примерно через каждые 12 минут подача топлива приостанавливается и режим работы каждой шахты меняется на противоположный: шахта, которая работала в режиме обжига, переходит в режим предварительного нагрева и наоборот. Пока слой продвигается вниз по печи на этапе предварительного нагрева и до тех пор, пока он не сравняется с краем горелки, температура слоя циклически повышается. После этого слой обжигается при средней температуре (меньше 1100 °C) в течение девяти часов, что позволяет получить химически активную известь. Благодаря циклическому предварительному нагреву в сочетании с повторным использованием газа в верхних частях шахты, такие печи отличаются высоким термическим коэффициентом полезного действия.

Сравнение технологий обжига различных печей

Производство

Возможности промышленных технологий обжига варьируются: шахтные печи позволяют получать около 60 тонн готовой продукции в день, новые прямоточные регенеративные печи (такие как печь, представленная компанией Lhoist в Бразилии в 2008 году) — до 800 тонн в день, а современные вращающиеся печи с вертикальными подогревателем сырья — до 1250 тонн в день.

Энергетический коэффициент полезного действия

Энергетический коэффициент полезного действия современных промышленных печей также различается, от 55 % у вращающихся печей с устройствами предварительного нагрева до более чем 80 % у прямоточных регенеративных печей.

Размер обжиговой фракции

Размер фракции зависит от технологии обжига. Шахтные печи не обжигают мелкую фракцию, обычно в них подают камень размером от 25 до 180 мм. Вращающиеся печи загружают материалом с меньшей величиной зерна, что позволяет сделать разработку карьера более оптимизированной и стабильной.

Выбор используемой технологии улучшает эффективность использования ресурса и зависит от качественных характеристик востребованной на рынке продукции, а также от сбалансированной разработки карьера и повышения эффективности использования ресурсов. Выбирая технологию обжига и печи, нам необходимо понимать, какие характеристики продукта обжига требуются клиенту и какими свойствами обладает сырье для обжига, добываемое в наших месторождениях.