食品級(jí)氧化鈣的生產(chǎn)對(duì)原料和工藝把控極為嚴(yán)格。,原料通常選用高純度、低雜質(zhì)的石灰石(主要成分碳酸鈣 CaCO?)。在煅燒環(huán)節(jié),將石灰石置于 900 - 1200°C 的高溫環(huán)境中,碳酸鈣發(fā)生分解反應(yīng):CaCO? = CaO + CO?↑,從而得到生石灰(氧化鈣 CaO)和二氧化碳。煅燒后的生石灰需進(jìn)行消化處理,使其與適量水反應(yīng)生成氫氧化鈣 Ca (OH)?,此過程能進(jìn)一步去除部分雜質(zhì)。之后,通過過濾等凈化手段,去除不溶性雜質(zhì)和殘留固體顆粒。后,對(duì)凈化后的溶液進(jìn)行干燥處理,終得到食品級(jí)氧化鈣成品。一些企業(yè),如江西創(chuàng)先精細(xì)鈣業(yè),采用煤炭和天然氣兩種煅燒方式。煤炭煅燒技術(shù)成熟、成本經(jīng)濟(jì);天然氣煅燒則更加環(huán)保,能更好地契合現(xiàn)代環(huán)保趨勢(shì),滿足不同客戶需求。
工業(yè)級(jí)氧化鈣生產(chǎn)原料同樣以石灰石為主,但對(duì)純度要求相對(duì)食品級(jí)稍低。傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝是將石灰石在石灰窯中高溫煅燒,窯爐類型多樣,如豎窯、回轉(zhuǎn)窯等。高溫下碳酸鈣分解生成氧化鈣和二氧化碳。不過,傳統(tǒng)工藝能耗高、污染大。如今,一些企業(yè)開始采用新型生產(chǎn)技術(shù),如采用的窯爐結(jié)構(gòu)和燃燒系統(tǒng),提高能源利用率,減少?gòu)U氣排放;還有企業(yè)嘗試?yán)霉I(yè)廢渣等廢棄物作為原料,實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用,降低生產(chǎn)成本和環(huán)境壓力。
冶金行業(yè):工業(yè)級(jí)氧化鈣是冶金行業(yè)不可或缺的造渣劑。在鋼鐵冶煉過程中,氧化鈣與鐵礦石中的硫、磷等雜質(zhì)反應(yīng)生成爐渣,通過爐渣與鐵水分離,達(dá)到去除雜質(zhì)、提高鋼鐵質(zhì)量的目的。隨著鋼鐵等金屬產(chǎn)量需求增長(zhǎng),工業(yè)級(jí)氧化鈣用量持續(xù)上升。?
環(huán)保領(lǐng)域:在廢水處理中,氧化鈣可調(diào)節(jié)廢水 pH 值,使酸性廢水得到中和,同時(shí)能與廢水中的重金屬離子反應(yīng)生成沉淀,實(shí)現(xiàn)重金屬去除;在煙氣脫硫方面,氧化鈣與二氧化硫反應(yīng),將有害的二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸鈣等物質(zhì),減少大氣污染。?
化工原料:在有機(jī)化工合成中,氧化鈣參與眾多化學(xué)反應(yīng),如在某些塑料產(chǎn)品生產(chǎn)中,作為水分吸收劑和防潮劑,生產(chǎn)環(huán)境干燥,提高產(chǎn)品質(zhì)量;在有色金屬冶煉中,用于調(diào)整爐渣成分,促進(jìn)金屬與雜質(zhì)分離。
在冶金行業(yè),用于煉鋼的工業(yè)級(jí)氧化鈣,有效氧化鈣含量通常要求在 85% - 95% 之間,對(duì)氧化鎂、二氧化硅等雜質(zhì)含量有嚴(yán)格限制,一般氧化鎂含量≤3%,二氧化硅含量≤2% 。在廢水處理領(lǐng)域,對(duì)氧化鈣的反應(yīng)活性要求較高,要求能快速與酸性廢水反應(yīng),調(diào)節(jié) pH 值,同時(shí)粒度適中,便于投加和混合,通常粒度在 80 - 120 目左右。
氧化鈣的生產(chǎn)工藝圍繞、穩(wěn)定、低成本及環(huán)保適配性展開,在原料處理、煅燒方式、冷卻控制等環(huán)節(jié)形成了鮮明特點(diǎn),具體如下:?
1. 原料處理的靈活性與適配性?
原料以石灰石為主,同時(shí)可靈活利用工業(yè)廢渣(如電石渣)、礦山廢料等,通過破碎、篩分、研磨等預(yù)處理工藝,將原料加工為粒度均勻的顆粒(通常 20-50mm)或細(xì)粉。破碎環(huán)節(jié)多采用沖擊式破碎技術(shù),破碎效率比傳統(tǒng)顎式破碎提升 30% 以上,且能控制顆粒分布,確保后續(xù)煅燒時(shí)受熱均勻。部分企業(yè)還會(huì)對(duì)原料進(jìn)行簡(jiǎn)易除雜(如磁選去鐵),降低雜質(zhì)對(duì)成品質(zhì)量的影響,兼顧成本與實(shí)用性。
余熱回收與循環(huán)利用
多級(jí)換熱技術(shù):采用 “廢氣預(yù)熱原料 + 余熱鍋爐產(chǎn)蒸汽” 的復(fù)合系統(tǒng),如 X 技術(shù)專利中的降塵換熱箱與余熱回收水箱,將煅燒廢氣熱量用于原料烘干和水洗,熱利用率提升 30%,年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤 1.2 萬(wàn)噸。民本集團(tuán)利用回轉(zhuǎn)窯余熱為大棚供暖,實(shí)現(xiàn) “工業(yè) - 農(nóng)業(yè)” 能源循環(huán)。
二氧化碳捕集預(yù)留:部分新型窯爐預(yù)留 CO?回收接口,未來(lái)可集成碳捕集技術(shù),助力碳中和目標(biāo)。
替代原料與固廢資源化
電石渣高值化利用:陜投集團(tuán)研發(fā)的電石渣制備活性氧化鈣技術(shù),通過浮選脫硅(硅含量從 3.14% 降至 2.85%)和焙燒工藝,將電石渣轉(zhuǎn)化為冶金級(jí)氧化鈣,抗壓強(qiáng)度提升 22%,冶金活性達(dá) 385.5mL,同時(shí)構(gòu)建 “電石 - 聚氯乙烯 - 電石渣 - 氧化鈣” 閉合產(chǎn)業(yè)鏈。單套 70 萬(wàn)噸 / 年裝置可年產(chǎn) 48.9 萬(wàn)噸活性氧化鈣,減少固廢填埋占地 200 畝。
低品位礦石利用:通過磁選、浮選等預(yù)處理技術(shù),將碳酸鈣含量≥85% 的低品位石灰石用于氧化鈣生產(chǎn),配合高溫煅燒(1100-1200℃)和快速冷卻工藝,有效氧化鈣含量仍可達(dá) 85% 以上。
高活性與功能化產(chǎn)品開發(fā)
高活性氧化鈣制備:通過添加氫氧化銅與氧化鉍復(fù)合助劑(質(zhì)量比 1:1),并優(yōu)化煅燒曲線(1050℃前升溫速率 10℃/min,之后 20℃/min),可使氧化鈣活性度從 341.6mL 提升至 385.5mL,滿足冶金需求。
納米化與表面改性:采用濕法研磨結(jié)合高壓均質(zhì)技術(shù),可制備粒徑 50-200nm 的納米氧化鈣,比表面積達(dá) 30-50m2/g,用于塑料填充時(shí)分散性提升 40%,拉伸強(qiáng)度提高 15%。表面包覆硅烷偶聯(lián)劑后,納米氧化鈣在水性涂料中的沉降率降低至 0.5%/ 月。
新能源與材料應(yīng)用拓展
鈣氧電池技術(shù)突破:復(fù)旦大學(xué)研發(fā)的室溫可充電鈣氧電池,采用離子液體電解質(zhì)和過氧化鈣(CaO?)放電機(jī)制,循環(huán)壽命達(dá) 700 次,能量密度接近鋰離子電池,為儲(chǔ)能領(lǐng)域提供新路徑。
高溫耐火材料升級(jí):氧化釔穩(wěn)定氧化鋯(YSZ)纖維增強(qiáng)氧化鈣坩堝,通過纖維 - 顆?;祀s增強(qiáng)機(jī)制,抗彎強(qiáng)度提升至 45MPa,抗熱震性(1100℃水冷循環(huán))達(dá) 15 次以上,已用于超純凈鎳基高溫合金熔煉。
基本信息
分子式:CaO
分子量:56.08
外觀:白色或帶灰色塊狀、顆粒或粉末
性質(zhì):在空氣中易吸潮及吸收二氧化碳,遇水反應(yīng)生成氫氧化鈣并放出大量熱。
生產(chǎn)工藝
原料選擇:選用雜質(zhì)含量低的石灰石(主要成分是碳酸鈣,CaCO?)作為原料。
煅燒:將石灰石在 900-1200°C 的高溫下進(jìn)行煅燒,發(fā)生分解反應(yīng) CaCO? = CaO + CO?↑,生成生石灰(氧化鈣,CaO)和二氧化碳。
消化:將煅燒后的生石灰與適量的水反應(yīng),生成氫氧化鈣(Ca (OH)?),去除部分雜質(zhì)。
過濾和凈化:通過過濾等方法去除不溶性雜質(zhì)和殘留的固體顆粒。
干燥:對(duì)凈化后的溶液進(jìn)行干燥,得到食品級(jí)氧化鈣成品。