Přeměna horniny na vápno nebo dolomitické vápno

Jádrem přeměny jsou pece, které surovou uhličitanovou horninu mění na oxid – vápno nebo dolomitické vápno – který nabízí širokou škálu vlastností využívaných zákazníky.

 

  

 

 


 

Chemická přeměna vyžaduje značné množství energie a dochází k ní ve velkých průmyslových zařízeních. Používají se různé typy technologií, obzvláště pak rotační a vertikální pece.

 

 

 

Více o rotačních pecích

Rotační pec je dlouhý nakloněný válec o délce asi sto metrů, který se plní kamenivem ve velikosti od 50 mm až po méně než 3 mm.

 

Rotace a náklon válce pece posunují vsázku horniny shora dolů. Vsázka zabírá asi jen 10 % průřezové plochy válce. Zbývající oblast zaujímá průtok plynu. 

 

Vsázka je v rotační peci umístěna po šest až osm hodin. Jak vsázka uvnitř pece klesá, zvyšuje se postupně její teplota. Nejvyšší teploty dosahuje v dekarbonizační zóně. Ta se nachází v blízkosti hořáku, kterým se do pece přivádí palivo. Rotační pece jsou obvykle vybaveny vícepalivovými hořáky, které umožňují současně přivádět různé typy paliv. Profil plamene lze změnou nastavení hořáku měnit z ostrého na dlouhý.

Rotační pece produkují vápno s řízenou reaktivitou a zajišťují úplnou dekarbonizaci s velice nízkou hodnotou zbytkového CO2. Tyto pece jsou schopny zajistit výrobky s konkrétní specifikací např. vápno s nízkým obsahem síry nebo speciální reaktivní vápno či dolomitické vápno. Pomáhají tak zlepšovat efektivitu zdrojů.

 

Více o vertikálních pecích

Vertikální pece se smíšenou vsázkou

Vertikální pece se smíšenou vsázkou se obvykle budují jako skupina pecí, ve kterých se vápenec (nebo dolomit) míchá se vsázkou pevného paliva. Vzduch ochlazující vápno se nasává ve spodní části pece a slouží též jako spalovací vzduch pro palivo smíchané s horninou, které se do pece vkládá shora. V těchto pecích dochází k vysokým teplotním špičkám. Vsázka je vystavena přepalování. V tomto typu pecí lze vyrábět vápno s velice nízkou reaktivitou, dokonce i přepálený dolomit. 

V jiných typech vertikálních pecí se palivo přivádí do spalovací oblasti prostřednictvím postranních palivových potrubí na několika úrovních, čímž dochází k intenzivnímu zvýšení teploty.

Anulární šachtové pece

Anulární pece se vyvinuly z šachtových pecí. Pec je na dvou úrovních vybavena externími spalovacími komorami, aby v ní bylo možno využívat různé typy paliv. V závislosti na kapacitě pece se na každé úrovni nachází čtyři nebo pět spalovacích komor. Vsázka u tohoto typu pecí prochází vnitřním kanálem, který vytváří prstencovitou oblast (proto „anulární = prstencovitá pec“).

Tok plynu cirkulujícího v prázdném středovém kanálu umožňuje rozšířit efektivní dekarbonizační oblast až do blízkosti spodních hořáků. Lze tak vyrábět reaktivnější vápno než v klasických šachtových pecích.

Souproudé regenerační pece

Tento vysoce efektivní typ šachtové pece se skládá ze dvou nebo tří šachet propojených centrálním spojovacím kanálem. Energie se přivádí řadou palivových hořáků, které vedou přímo do vsázky. Některé pece jsou vybaveny 19 palivovými hořáky, moderní pece jich v každé šachtě obsahují 33. Pece PFR pracují ve střídavém režimu pálení a předehřívání. Do šachty, kde dochází k pálení, se energie dodává hroty palivových hořáků. Druhá šachta pracuje v režimu předehřívání. Přibližně každých 12 minut se vstřikování paliva zastaví a šachty si vymění své role. Šachta, kde probíhalo pálení, přejde do režimu předehřívání a naopak. Vsázka během fáze předehřívání postupně klesá pecí ke konci palivového hořáku a její teplota se cyklicky zvyšuje. Následuje devítihodinová fáze kalcinace při středně vysoké teplotě (nižší než 1 100 °C), výsledkem je reaktivní vápno. Díky cyklickému předehřívání a opětovnému používání plynu v horní části šachet nabízí tento typ pece výtečnou tepelnou účinnost.

Porovnání pecních technologií

Výroba

Kapacity průmyslových kalcinačních pecí se liší: Šachtové pece vyrobí za den asi 60 tun hotového výrobku. Nejmodernější pece PFR (jaké např. představila Skupina Lhoist v Brazílii v roce 2008) vyrobí za den až 800 tun vápna. Moderní rotační pece s vertikálními předehřívači jsou schopny vyrobit až 1 250 tun za den.

Energetická účinnost

Energetická účinnost moderních průmyslových pecí se též liší, od 55 % u rotačních pecí vybavených předehřívači až po více než 80 % u pecí PFR.

Velikost vsázky

Velikost kameniva ve vsázce závisí na typu technologie. Šachtové pece nejsou schopny pálit jemné frakce a kamenivo ve vsázce má obvykle velikost od 25 do 180 mm. Menší frakce lze vkládat do rotačních pecí, které tak zajišťují optimálnější a udržitelnější provoz lomu.

Vhodnou technologii volíme nejen na základě vlastností výrobku požadovaných trhy, ale i s cílem zajistit vyrovnaný rozvoj těžby a zlepšit efektivitu zdrojů. Při výběru pecní technologie musíme znát vlastnosti kalcinovaného výrobku požadovaného zákazníky i vlastnosti horniny dostupné v našich ložiscích.