Производство извести — это многовековой промышленный процесс, в ходе которого природный известняк преобразуется в негашеную известь (оксид кальция) или гашеную известь (гидроксид кальция) — материалы, используемые в самых разных отраслях промышленности: от строительства до охраны окружающей среды. Понимание процесса производства извести требует изучения ее сырья, химических реакций и технологических процессов, используемых для создания этого важнейшего вещества.

1. Сырье: Известняк

Производство извести начинается с известняка — осадочной породы, состоящей в основном из карбоната кальция (CaCO₃). Месторождения известняка встречаются в огромных количествах по всему миру, и эта порода является основой производства извести. В природе известняк образуется в результате накопления ракушек, кораллов и других органических материалов, часто в морской среде.

Для производства извести известняк необходимо сначала добывать путем добычи полезных ископаемых либо карьерами (на неглубоких месторождениях), либо подземной добычей (на более глубоких месторождениях). Чистота известняка может быть разной, но известняк более высокой чистоты дает известь более высокого качества.

2. Дробление и просеивание

После добычи известняк транспортируется на перерабатывающее предприятие, где подвергается нескольким механическим процессам. Сначала его измельчают на более мелкие куски или агрегаты для увеличения площади поверхности, что облегчает последующие химические реакции. Размер измельченного известняка зависит от типа печи, используемой на следующем этапе.

Скрининг также является важной частью этого этапа. Крупные частицы отделяются от более мелких, гарантируя, что в печь поступает только известняк соответствующего размера.

3. Прокаливание: превращение известняка в известь

Основным процессом производства извести является прокаливание, которое включает нагревание известняка до высоких температур (обычно от 900°C до 1000°C) в печи. В ходе этого процесса карбонат кальция в известняке расщепляется на негашеную известь (оксид кальция) и диоксид углерода (CO₂). Химическая реакция выглядит следующим образом:

Углекислый газ выходит в атмосферу, а оставшийся твердый оксид кальция называется негашеной известью. Температуру в печи необходимо тщательно контролировать, чтобы обеспечить эффективность процесса прокаливания и свести к минимуму образование нежелательных побочных продуктов.

Для обжига используются несколько типов печей, в том числе:

Вертикальные шахтные печи (ВСК): это высокие вертикальные печи, в которых известняк нагревается снизу. Тепло обеспечивается сжиганием топлива, такого как уголь или природный газ.

Вращающиеся печи: эти большие цилиндрические печи вращаются, когда известняк подается с одного конца и перемещается по печи, постепенно нагреваясь по мере продвижения. Вращающиеся печи известны своей эффективностью при обработке больших объемов материала.

Ульевые печи: Ульевые печи, используемые в традиционном производстве извести, представляют собой каменные печи куполообразной формы.

Выбор печи зависит от масштаба производства, энергоэффективности и желаемых характеристик продукта.

4. Охлаждение и просеивание негашеной извести

После того, как известняк превратился в негашеную известь, его необходимо охладить, прежде чем его можно будет дополнительно переработать или использовать. Негашеная известь очень горячая на выходе из печи, и охлаждение является важным этапом, гарантирующим, что известь не будет непредсказуемо реагировать при воздействии воды или воздуха. Охлаждение обычно осуществляется с помощью воздуха или воды.

После охлаждения негашеную известь часто просеивают, чтобы отделить более мелкие частицы от более крупных кусков. Размер частиц влияет на реакционную способность негашеной извести: более мелкие частицы более реакционноспособны и быстрее вступают в химические реакции.

5. Гидратация: превращение негашеной извести в гашеную известь (по желанию)

Для некоторых применений негашеная известь подвергается дальнейшей переработке для получения гашеной извести (гидроксида кальция). Этот процесс подразумевает добавление воды к негашеной извести в ходе контролируемого процесса, известного как гидратация. Химическая реакция такова

В результате получается мелкий сухой порошок, известный как гидратированная известь. Гидратированная известь используется в тех случаях, когда необходим более тонкий продукт, например, при очистке воды, контроле окружающей среды (например, десульфурации дымовых газов) и строительных материалах.

Процесс гидратации может происходить в различных типах оборудования, включая гасящие резервуары и гидраторы, где негашеная известь медленно смешивается с водой для контроля тепла и предотвращения чрезмерного разбрызгивания или реакции.

6. Контроль качества и упаковка

После производства извести, будь то негашеная или гидратированная известь, она проходит испытания по контролю качества. Известь проверяется на чистоту, гранулометрический состав и реакционную способность, чтобы убедиться в ее соответствии стандартам предполагаемого использования. Этот этап включает в себя как лабораторные испытания, так и инспекцию на месте.

Наконец, известь упаковывается в контейнеры для массовых грузов, мешки или транспортируется конвейером для распределения для коммерческого или промышленного использования.

Промышленное применение извести

Известь играет решающую роль в различных отраслях промышленности, ее применение варьируется от контроля окружающей среды до производства. Некоторые из основных применений включают в себя:

Строительство: Известь используется в производстве цемента, раствора и бетона.

Управление окружающей средой: Известь широко используется при очистке воды, нейтрализации кислой воды и обработке осадка сточных вод.

Производство стали: Известь используется в качестве флюса при производстве стали для удаления примесей.

Химическая промышленность: Известь служит сырьем для производства различных химикатов, включая карбид кальция и кальцинированную соду.

Сельское хозяйство: Известь используется для регулирования pH почвы, повышая урожайность сельскохозяйственных культур.

Заключение

Производство извести — это процесс, включающий несколько сложных этапов: от извлечения известняка до процесса обжига в печах. Это жизненно важный промышленный процесс, который на протяжении веков имел основополагающее значение для человеческого прогресса. Универсальность и важность извести в таких отраслях, как строительство, сталелитейная промышленность и управление окружающей средой, делают ее одним из наиболее важных материалов в современной промышленности.