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氢氧化钙溶于水放热量是多少?

时间:2021-05-19 来源:康顺科技

是一种白色粉末状固体,微溶于水。氢氧化钙具有碱的通性,是一种强碱。氢氧化钙为二元强碱,在水中微溶,加水后根据50度热水测试数据,温度在60秒内上升到110度。由氧化钙加水消解而成。化学Ca(OH)2,俗称熟石灰、消石灰,水溶液称澄清石灰水。氢氧化钙广泛应用于工业。

氢氧化钙的基本知识


1、氢氧化钙的概念


是一种白色粉末状固体,微溶于水。氢氧化钙具有碱的通性,是一种强碱。氢氧化钙为二元强碱,在水中微溶,加水后根据50度热水测试数据,温度在60秒内上升到110度。由氧化钙加水消解而成。化学Ca(OH)2,俗称熟石灰、消石灰,水溶液称澄清石灰水。氢氧化钙广泛应用于工业。
氢氧化钙的生产和消化有两种方法:湿法和干法。这里研究的是干法生产氢氧化钙的消化过程。
氧化钙和水的消化越完全,氢氧化钙的转化率越高。因为氧化钙遇水后,先吸水,形成中间产物水合钙(CaO·2H2O),再经过转化反应(CaO·2H2O→Ca(OH)2),形成氢氧化钙。水分子与氧化钙晶体的水化反应会导致一定的体积膨胀和体积增加,因为石灰与水混合后,反应产物的转移速度小于水化反应速度。氧化钙转化为氢氧化钙粉末时,外观体积增大。
碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙关系表


2、常用的概念和参数


(1)石灰石含98%碳酸钙
——以原料表示。
说明原料纯度为98%,其余杂质为2%。
(2)以52%氧化钙来表示
------用最终产品表示。
——说明该原料煅烧后的产物量。即1公斤这种石灰石经过充分锻烧,可以得到0.52公斤的石灰CaO。
氧化钙的52%可以是总钙,也可以是有效钙。实际看煅烧程度。
-石灰中的氧化钙含量,如91%,也就是说一吨石灰中的0.91吨是氧化钙,0.09吨是杂质。
(3)有效氧化钙
氧化钙可以有效地转化为氢氧化钙。生烧部分在消化过程中无法转化为氢氧化钙,仍以碳酸钙形式储存。
-石灰含有92%的氧化钙和90%的有效氧化钙。理论上转化为氢氧化钙的是90%。


3、生产计算氢氧化钙


氢氧化钙产生的反应类型:
例句:每吨石灰氧化钙含量为91%,石灰有效氧化钙含量为90%,这种0.5吨石灰能产生多少吨氢氧化钙(理论值)?
解:
(1)计算0.5吨石灰中含有多少有效氧化钙。
0.5吨×90%(有效氧化钙)=0.45吨
(2)计算转化氢氧化钙
0.5吨石灰的有效氧化钙含量为90%,可生产0.5946吨氢氧化钙。

 

氧化钙干法消化成氢氧化钙

1、计算理论消化用水
例句:每吨石灰氧化钙含量为91%,有效氧化钙含量为90%,0.5吨石灰需要多少吨水(理论值)?
解:
(1)计算0.5吨石灰中含有多少有效氧化钙。
0.5吨×90%(有效氧化钙)=0.45吨。
(2)计算需要用水
0.5吨石灰的有效氧化钙含量为90%,需要0.1446吨水才能完全消化。

2、干法消化


(一)消化
当前干式消化一般采用消化器消化,由单级螺旋和多级螺旋组成。通过螺旋进料,中间部分按比例加水消化。
▲氢氧化钙在螺旋状态
(1)进料端是石灰颗粒进入螺杆的一部分。长度约为1米到1.5米。
(2)加水混合段是水与石灰颗粒表面接触的部分。长度约是2到3米。
(3)消化反应段,长度越长,效果越好,体积越大,反应时间越充分,消化效果越好。
(二)配套设施
(1)消化器一般配有脉冲除尘器,在石灰消化转化为氢氧化钙的过程中,通常会产生大量的蒸汽。使用耐水、耐温、耐油三防滤袋即可。
(2)加水装置分为手动控制或自动智能控制。
(3)自动控制,包括进水比例自动控制、温度显示、电流与消化反应等。


3、干法消化形成


石灰氧化钙进入螺旋后,与水(热水)混合,使每个石灰氧化钙颗粒的表面与水充分接触。氧化钙和水反应释放热量,从石灰初期与水接触时的抱团到发热。水螺旋作用下,水和石灰颗粒迅速混合,水热反应迅速发生,氧化钙转化为氢氧化钙。氧化钙和水的反应温度上升非常快,几秒钟,几十秒钟温度上升到100度以上,粒子变成粉末夹带粒子沸腾。氧化钙在螺旋输送和滚动的作用下逐渐转化为氢氧化钙。
▲氢氧化钙消化在螺旋中运动状态

干氧化钙消化成氢氧化钙的影响因素。


1、石灰颗粒大小


石灰粒子越小越好,粒子越小,比表面积大。与水接触面积大,可加快反应速度,相互作用于温度、粉化。试验数据显示,10毫米细颗粒的温度在65秒内上升到100度。


2、水热反应用水源


氧化钙转化氢氧化钙主要用于水源。根据50度热水测试数据,温度在60秒内上升到110度。


3、加水量与石灰比例


本文前部分已计算理论用水的例子,在生产的实际应用中,用水量大于理论计算量。一是水分蒸发,二是水分正常损耗,三是有效吸水率。普通水灰比例为35-60%:灰(重量比)。参照HG/T4120-2009标准,90级氢氧化钙的含水量不得超过2%,95级氢氧化钙为1%,96级氢氧化钙为0.6%。


4、加水的适宜时机


加水的最佳时机是利用石灰粒子与水没有转化反应,迅速分布水,均匀地复盖石灰粒子。当石灰颗粒与水反应粉化时,石灰表面温度已达100度以上。这个时候,再加水是没有效果。水遇物料温度在100度以上,立即转化为蒸汽排出。


5、搅拌速度


搅拌速度必须低于加水段,最好低于10r/min。


6、物料停留时间


停留时间越长越好。氧化钙含量在90%以上。在相应比例的水灰比例下,消化停留时间在90分钟以下,细度小于200目的比例应在80%至90%之间。150min细度小于200的消化停留时间应为90%至95%,甚至超过96%。


7、反应温度


反应温度越高,螺旋阻力越小。物料呈沸腾状态。氧化钙粉化更均匀,氢氧化钙转化率更高,细度更好。


 

氧化钙干法消化成氢氧化钙常见的操作要点

1、消化时的空载与负载电流区别


消化器搅拌轴的空载应为额定电机电流的30-40%,负载运行电流不得超过60%。低负荷电流表明石灰消化良好,沸腾阻力小。所以电流低。
超过额定电流60%的电流可能有以下原因:
加水率过高或过低,并非石灰所需的水份。
石灰中生烧率过高,消化前破碎材料过大。
加料比例过多。
加水时间不宜过早,应在消化器螺旋加水段填充石灰颗粒后再加水。
消化螺旋中残留的生烧石灰等颗粒物和生烧石灰等颗粒过多。


2、消化时温度高低区别


(1)温度高,该批石灰质量高,加水合适。加水率过高或过低都不是最高的。
(2)当温度最高时,相对螺旋转电流最低。
(3)温度最高时,氢氧化钙消化产品的水分在标准范围内。


3、通过消化螺旋的工作电流和温度来判断氢氧化钙的消化转化。


(1)一级消化,进料量从最大生产的50%开始。螺旋负载一般在电机额定电流的50%左右,进入加水段后,额定电流保持在50%以内。随着石灰和水的逐渐反应,石灰颗粒开始粉化,温度上升到100度,反应部分沸腾。最大进料量不得超过额定电流的70%。


(2)加入石灰的量为设定能力的50%,电流超过50%,加入水的比例过大,必须降低加入水的比例。


(3)观察温度上升到最高点,灰与水的比例最好。水比例少了,温度不是最高。


(4)一级消化运行电流的空载和负载差约为10-15%。空载和石灰粒子进入螺旋时变化不大,加水时瞬间电流上升,石灰粒子反应粉化温度上升到100℃时,电流接近空载电流值。然后,石灰颗粒逐渐增加到生产设定值,额定电流增加到额定电流的60%-70%。

(5)二、三级消化。二级温度比一级高2—3℃。三级比二级低1-2℃,三级比一级高。电流也是二级高,三级低。
二级温度是三级消化器中最高的,说明符合常规。材料一级开始反应,二级继续加速反应,三级反应基本完全,温度逐渐下降。
电流也说明了一个问题,反应和转换完全。氢氧化钙在生成过程中处于水和沸腾状态,其阻力和负荷通过电流和温度的变化来表现。
运行电流稳定,说明进料量、灰水比控制在最佳状态范围内。


(6)温度始终保持在高位,表明该批石灰质量较好。整温总体偏低,说明石灰过热,生烧,杂石较多。

干氧化钙消化成氢氧化钙的难点。


1.石灰中氧化钙的含量及生产氢氧化钙的最佳方法。
2.石灰氧化钙含量低,生产氢氧化钙含量高,适合加速消化时物料的流动。保留标准范围内允许的氧化钙含量,相应增加氢氧化钙含量。
3.当石灰含量高且细度不符合要求时,应有针对性地增加加水的比例,同时控制消化器中物料的停留时间延长。
4.在生产过程中,应时刻注意石灰的变化:生烧石灰的比例较大,应及时减少加水量。过烧石灰要适当增加加水量。
5.消化过程中要勤观察,多分析。要兼顾产品质量,最大化生产能力。

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