石灰乳制备系统工艺选择与设计

张宏伟，熊学文

（中国瑞林工程技术有限公司，江西南昌 330031）

石灰乳制备系统工艺选择与设计

张宏伟，熊学文

（中国瑞林工程技术有限公司，江西南昌 330031）

通过对用于处理含重金属的酸性污水的石灰乳制备原料—石灰和消石灰、消化的原理与分类、主要设备和系统设计的分析，认为在石灰乳制备系统的设计中粉、块混合状物料适合采用常温消化工艺，粉状物料则适合采用中温消化工艺。

石灰乳；中温消化；常温消化

0 引言

石灰由于来源广泛、去除污染物的范围广、费用低廉等特点，而在含重金属的酸性污水处理系统中作为pH值调节与反应沉淀药剂广泛使用；同时对胶体微粒起到助凝与共沉作用而加速不溶物的沉淀分离，以增强混凝沉淀效果。但在石灰乳制备系统，特别是消化单元的设计中，由于其原料形态、品质以及生产设施卫生条件的不同，制备工艺的适应性也各有差异。本文对石灰乳制备系统的原料形态、特性、常用制备工艺和设备进行分析与比较，以求在系统的设计中选择适于特定原料形态、使用条件且运行稳定的石灰消化工艺。

1 石灰和石灰乳的特性

1.1 石灰的品质评定

石灰是用石灰石、白云石、白垩等碳酸钙含量高的原料，经900～1100℃煅烧而成。用于石灰乳制备的石灰分为煅烧后不经破碎分级的粉、块混合状与经破碎分级的粉状物料，及消石灰。不同的物理特性和品质对贮存、输送和除渣设备的要求也各有不同。消石灰已经过消化，本文对其不进行探讨。原料特性见表1。

表1 原料特性

原料中氧化钙的含量和消化后的残渣量是评定原料质量的主要指标。质量评定标准见表2。

表2 原料质量的评定指标[2]

1.2 石灰消化的化学原理

生石灰与水反应生成氢氧化钙的过程，称为石灰消化。石灰消化时放出大量的热，体积增大1.5～2倍，理论需水量为石灰重量的32%。

化学反应式：CaO+H2O=Ca（OH）2+65 kJ/mol[2]

1.3 石灰乳的性质

氢氧化钙微溶于水，石灰乳是在氧化钙或氢氧化钙中加水生成的氢氧化钙的溶液。由于氢氧化钙的溶解过程总的热效应是放热，其溶解度随温度升高而降低，随温度降低而升高，见表3。

表3 氢氧化钙溶解度

石灰乳可使用浓度主要由污水的pH值调节范围或所含酸浓度决定，含重金属的酸性污水处理系统中常用投加浓度为10%～20%。

2 石灰消化

2.1 石灰消化的分类与物料适应性

根据消化工况的温度分为常温消化和中温消化（〉70℃）[2]。中温消化产生的粉尘量大，系统设备应尽可能的进行密闭，粉状原料适用；粉、块混合状原料由于其中块状物料需经常清除，不适合采用密闭的设备而多采用常温消化。

2.2 石灰消化系统的设备

石灰消化系统的设备由运输设备、破碎与输送设备、贮存设施、上料设备、消化设备、渣乳分离设备、石灰计量设备组成，因消化类型的不同各工序设备也有差异，见表4。

表4 石灰消化系统的设备组成

消化设备是石灰消化系统的核心，目前用于石灰乳制备的消化设备主要分为单滚筒式消化机、双螺旋消化机两种。

单滚筒式消化机主要由驱动装置、滤网、滚圈、筒体（外筒体和内筒体）、齿圈、托轮装置等组成；筒体内部设缓冲区、消化区、均质区、乳渣分离区，尾部设有捞渣和排渣装置。通过回转运动，生石灰在消化机滚筒内经螺旋抄板反复搅拌，与水在筒内充分接触吸水后消化并洗涤，石灰乳穿过筛孔自排至螺旋捞渣机与不能消化的杂质进一步分离，杂质由外筒体尾部的捞渣装置排出筒外。

双螺旋消化机主要由机壳、螺旋轴总成、驱动装置、配管、盖板、链罩等部件组成。消化过程通过两根对称布置的螺旋轴的同步旋转加水搅拌，出料排至螺旋捞渣机进行分离，不能消化的杂质由捞渣装置排出。中温消化由于消化反应发出热量而产生大量的粉尘，消化系统需设除尘设施。

3 石灰乳制备系统的工艺设计

3.1 常温消化制备系统的工艺设计常温消化的工艺流程见图1。

图1 常温消化工艺流程

首先将自卸汽车运来的石灰卸入石灰贮存仓库堆存，在进入消化机前向石灰喷洒水分，使其含水率达到50%左右，以使氧化钙转化为氢氧化钙，并吸收消化反应产生的热量，以消除在消化机中集中放热造成的粉尘污染；水化后的石灰再通过上料系统输送至消化机的进料仓。在进料仓上设多孔筛板，用以分离粒径〉2～3 cm的块状杂质，加入稀释到配制浓度水量以冲洗粉状的氢氧化钙和粒粒径不大于2～3 cm的块状杂质进入消化机进行熟化和洗涤；熟化后石灰乳溶液与杂质一起送入渣乳分离器，石灰乳溢流进入贮槽备用，杂质则通过螺旋捞渣机送入渣仓外运处理。若要求进入石灰乳的渣量较低，可再经20目尼龙网三级过滤，除去1 mm粒径微粒杂质后贮存备用。

3.2 中温消化制备系统的工艺设计

中温消化的工艺流程见图2。

图2 中温消化的工艺流程

专用罐车通过自身气力输送装置将运来的粉状石灰送至料仓；自卸汽车运来的石灰则需先堆存，再经二次转运至振动给料机，振动给料机送至破碎设备，破碎后的物料通过振动筛筛分，块状物料返回振动给料机，粉状物料通过气力输送或斗式提升机送入料仓。石灰从储料仓经回转卸料器输送到称重给料机，通过给料机送入消化机，在消化机中生石灰与经计量的水在筒内经螺旋抄板或双螺旋反复搅拌，使水与石灰充分反应生成石灰乳，最后由出料口流出；石灰乳穿过筛孔排入渣乳分离器，未能消化的杂质和生石灰送入渣仓；在渣乳分离器中石灰乳溢流进入贮槽备用，杂质则通过螺旋捞渣机送入渣仓外运处理。若要求进入石灰乳的渣量较低，可再经20目尼龙网三级过滤，除去1 mm粒径微粒杂质后贮存备用。

3.3 消化系统的比较

消化系统的工艺比较见表5。

表5 消化系统的工艺比较

4 结论

本文通过对石灰乳制备系统的原料形态、特性、常用制备工艺和设备的分析与比较，粉、块混合状物料适合采用常温消化工艺，粉状物料则适合采用中温消化工艺。此外，笔者通过数个类似系统的设计与调试的经验和教训，认识到在石灰乳制备统设计时还应注意：由于系统物料的易堵塞和粘附性，含水的石灰原料和渣应尽可能不选用皮带和封闭的溜槽、螺旋输送机输送，以免皮带打滑和封闭设备堵塞影响系统运行；系统设备应尽可能减少停滞区，并配备冲洗设施。为了节省投资、保持良好的操作环境，如采用中温消化，建议石灰粉碎由石灰生产厂家实施。

[1]武相萍，陈 雷，曹常富，王文庆.电石渣粉体性能的研究[J].水泥，2009（5）：18.

[2]刘昌学.火电厂循环水的石灰软化及稳定处理[J].电力建设,1987 (1):44.

Process Selection and Design of Lime Milk Preparation System

ZHANG Hong-wei,XIONG Xue-wen
(China Nerin Engineering Co.,Ltd.,Nanchang,Jiangxi 330031,China)

By analyzing raw materials of lime milk preparation used for processing acidic wastewater containing heavy metal(lime and slaked lime),principle and classification of digestion,design of main equipment and system,it considers that mixture materials of powder and block adopted in design of lime milk preparation system are suitable for normal temperature digestion process,and powder materials are suitable for moderate temperature digestion process.

lime milk;moderate temperature digestion;normal temperature digestion

X703

B

1004-4345（2014）01-0000-00

2013-07-17

张宏伟 （1980—），男，工程师，主要从事给排水工程设计工作。