对于轻质碳酸钙生产而言，碳化法生产工艺基本是确定的，由于各工序的工艺条件不同和所选用的设备不同，其能源和原材料的消耗量是有区别的，这就导致了产品的生产成本不同和企业经济效益的差别。
只有选择了先进的工艺条件和能保证这些工艺条件实施的相应设备，才能实现节能降耗，环保减排，压低生产成本，提高经济效益的目标。
今天，粉体技术网就与大家分享一下：如何通过技术升级来降低碳酸钙生产成本和污染排放，如何发展绿色技术，提升企业竞争力？
▲轻质碳酸钙生产工艺
一、石灰石煅烧
在轻质碳酸钙生产过程中，石灰石煅烧是产品质量和节能降耗的关键环节，不仅关系到生石灰生产工序的能耗指标，同时也影响着整个工艺过程能耗中心（碳化过程的能耗高低）。
目前，国内石灰石的煅烧采用混料式立窑的企业占了绝大部分，比较先进的企业采用了机械化程度较高，结构比较完善的钢壳立窑，相当多的企业仍采用砖混结构的立窑。也有少数企业采用了更加先进的气烧立窑和由国外引进的单管及双管并流蓄热立窑。从全行业的基本情况来看，由于石灰窑结构的差异，石灰石和燃料（窑用煤/炭）的消耗指标差距很大。
要想在石灰石煅烧过程做好节能降耗，除了有条件的企业引进先进技术，消化吸收、改进发展外，大多数企业仍需在改进混料窑工艺条件和完善机械结构方面下功夫。
1、完善灰窑的机械结构
完善石灰窑的机械结构，达到布料均匀，从而煅烧均匀，石灰石（白云石）分解完全；采用并正确调整强力鼓风，达到窑内偏正压操作，提高窑气中CO2浓度，取得降低煤耗和碳化过程中空压机的电能消耗及提高产品质量的效果。同时加强窑底部卸灰设备的密封性能，减少漏风损失，降低鼓风机的电能损耗；以及采用自动计量和上料机构的DCS控制系统也是非常有效的。
具体措施是将现有石灰窑的布料方式改用密封性能好的旋转多点或旋转连续布料器，窑底卸料采用旋转螺锥+星形卸灰方式或者旋转园盘+星形卸灰方式的组合卸灰系统，因为星形卸灰机的锁风性能，基本上克服了采用振动卸灰装臵，漏风量大，鼓风电耗高，卸灰过程停鼓风机会造成煅烧不稳定的缺点。因为石灰窑上部的窑气排出口不间断的被空压机抽吸着，为了阻止外界空气的混入，窑顶布料器的密封性能和将鼓风量调整到微正压状态是非常重要的。当然一些砖混结构的石灰窑，首先解决壳体的开裂漏风也是异常必要的。经过这样完善后的石灰窑的窑气CO2浓度的工艺指标可由原来的25-28%提高到32-36%甚至更高，从而碳化过程的碳化时间将缩短1/3以上，进而引来空压机——耗电最大的单元设备的电耗降低。
2、控制石灰石粒径
控制入窑石灰石（白云石）粒径的大小和均匀度，增大石灰窑的单位产量，提高石灰石的烧成率，方可降低石灰石和窑用煤的消耗。
一般企业工艺要求石料块的粒径最大为150mm，但是纵观大多数企业，大块原料石进场，经人工破碎后入窑，其粒径控制量都远远大于200-300mm，这就大大延长了石灰石在窑中完全分解所需要的时间，降低了石灰窑的单位生产能力。
如果把石灰石（白云石）的粒径能严格控制在100-150mm范围，就较比200-300mm范围的粒径让石灰窑的单位生产能力提高一倍，产量的提高使人工、电力相应减少，同时控制入窑石灰石粒径的均匀度，控制最小粒径与最大粒径比值≥1/2为适宜。由于粒径的趋于均匀，将极大地改善窑内的通风状况，可保证火力均衡，石灰石（白云石）分解完全，生烧过烧量大大减少，就能收到增产、降耗、减排（废灰和残核减少）多收益的效果。
二、脱水干燥设备优化组合
1、上悬式调速离心机与高热效率干燥机组合成脱水干燥过程
采用上悬式调速离心机与热油/汽回转干燥机或旋转列管干燥机的设备组合，是一种节能降耗的择优设备组合方案，其节能效果已经被行业内几十家大中企业的生产实践所证明。
2、潮汽扑集器的应用
轻钙生产干燥过程排出的潮气是由夹杂着部分轻钙微粒、携带大量热能的水蒸汽与热空气组成的混合气体。目前只有部分企业注重了这部分能量和粉体的回收利用，仍有相当多的企业还是直接向大气排放。这不仅造成了能源的浪费，而且还对环境造成了污染。
根据部分企业对潮气进行淋水采集回收的实践，仅回收这部分热能，每生产1吨轻质碳酸钙可获得6吨约65℃的热水。相当于48kg燃煤所放出的热量。每生产10000吨轻钙回收的能量相当于480吨燃煤的能量。
利用这部分热水澄清后去消化石灰，创造石灰消化的最佳条件，这是一般工厂求之不得的，既加快了石灰的消化速度，又提高了灰乳及最终产品的质量，对生产有利又防止污染，确实是一举双收的节能减排之佳措。
▲潮汽扑集器安装示意图
干燥系统排出的潮汽，由引风机抽吸从潮汽进口进入扑集器，扑集用水从顶部2个喷淋进口引入，在扑集器内喷淋水与潮汽逆流运行，扑集了粉尘和热量的热扑集水由底部的排水槽经水封排出，尾汽由引风机排出。
还需说明的是，在轻钙生产中扑集水完全可用离心机的回（母液）水，这样既节省了新水用量，又增浓并加热了这部分稀浆液，有利于整个生产过程的物料平衡，同时也不增加增浓工段的生产负荷。
3、干燥机烟气和石灰窑窑气余热的利用和净化
轻钙生产过程中，滤饼的干燥需要消耗大量的热能，不管采用那种形式的干燥机型，热量皆来源于燃料——煤/炭/油/气的燃烧（利用电热或其它余热的除外）。换热后的烟气，不管是由干燥机还是由配套锅炉排出，仍具有较高的温度，较好状况一般都在130-180℃左右，更有甚者可高达250-280℃，石灰窑的窑气在进净化系统之前也是这种状态，直接排空必然浪费能源。
在回收利用这部分余热方面，可利用夹套换热管加热清水，不用锅炉解决职工的洗浴问题；利用换热面较大的换热器，加热清水/液，用来制取热水化灰/冬季取暖；烟气温度较高的企业，也有的回收这部分热能对滤饼进行预干燥。这些实例都取得了节能减排的明显效果。
另外，干燥过程排除的烟气，余热利用后也不能直接排放，因为它还含有煤灰粉尘和有害的SO2气体成分，必须先净化而后排放，仅采用过去沿用的干法除尘设备进行消烟除尘的简单治理，是不符合目前的环保要求的。
三、斜板澄清-增浓器
轻质碳酸钙生产过程，为了保证和适应离心机或板框压滤机脱水的需求，必须对碳化后的沉淀碳酸钙悬浮液（少数企业除外）和离心机回水（母液）进行沉降增浓，目前行业内绝大多数企业采用的是池槽式间断增浓设施，这种设施增浓效率低，占地面积大，劳动强度高，浆液降温幅度大，浪费热能；也有少数企业采用密封槽式增浓器，与前者相比虽然在浆液减小降温幅度方面有所改善，其他的缺点依然存在。且每槽增加搅拌装臵一台，增加了投资，浪费了电能。
近年来，斜板澄清技术已在国内其他化工行业的沉降、澄清单元操作中较广泛的被采用，它是一种效率高、占地面积小、自动连续的沉降设备。浆液的降温幅度可降至最小，甚至是3-5℃。再加上进出澄清器前后的输送过程热损，浆液自碳化塔放出至澄清后得到浓浆和清液降温幅度仅为10℃左右。也就是说自碳化塔放出的浆液温度一般为65-70℃，最终可获得55-65℃的热浓浆和热清水，浓浆温度高，就保证了脱水机械机的脱水效率和速度，热清水与上述干燥机潮气扑集回收的热水合并引去消化石灰，基本上可满足消化用热水的需要。这样就在不消耗新能源的前提下解决了热水消化石灰的难题。
▲斜板澄清器结构原理图
（一）结构说明：1、浆液进口；2、清液出口；3、斜板区；4、澄清器筒体；5、中心导流筒；6、搅拌器；7、浓浆出口；8、支腿座。
（二）工作原理说明：每台澄清器的沉降区是由一组或几组倾斜成一定角度，间隔合理，平行排列的斜板组成，待增浓的料液由浆液进口1经中心导流筒5进入，再反转向上从底部进入斜板区3，在板间向上流动的过程中完成增浓澄清的操作；清液由清液出口1排出；浓浆由浓浆出口7排出；同时为了避免沉降的浓浆在器底的堆积结疤，器底内壁设臵了慢速耗式搅拌器6。整台设备组装在由支腿座4支撑的密封状态良好的筒体4内。
四、窑气净化系统
目前在行业内已被公认并获得大量推广应用的是喷淋除尘器、泡沫洗涤塔、吸附过滤塔的组合，实践证明耗水量低，节约水资源（每吨轻钙在此仅耗新水1.5-2吨），阻力小，节能（整个系统阻力<300mmH2O），净化效果好，已被广泛应用于高档轻钙和纳米钙、超细钙、碳酸镁的生产中。
▲窑气净化系统工艺流程图
来自石灰窑并经重力除尘后的窑气由管道引进该系统的喷淋柱，在柱内与高度雾化的喷淋水接触，将窑气初降温并润湿其中的烟尘微粒，在底部隋气水流冲进泡沫洗涤塔底部，经扩散折转，被润湿的烟尘中较大微粒沉至底部被水带走，气体靠本身的流速经泡沫洗涤塔内定数筛板与引进的洗涤水冲击成数层窜动的泡沫洗涤层，将烟气中所含的烟尘进一步净化，达到工艺要求的质量指标，再经内设的高效除沫扑雾装置，最大限度地减少气流中雾沫夹带量。根据不同企业的工艺布置的具体情况有区别，灰窑与该系统的远近距离不同，在窑底部设置重力除尘器是必要的，以避免窑气管道的堵塞。
五、窑气压送机械
经净经化系统净化后干净的窑气，是由压送机械，抽吸压缩后，输送至碳化塔，与塔内的氢氧化钙悬浮液进行中和反应，生成碳酸钙悬浮液。
在行业中被广泛采用的窑气压送机械，有空压机和罗茨鼓风机两种。单就完成碳化过程的电能消耗，罗茨鼓风机比空压机节省。
但是，就产品质量而言，罗茨鼓风机作压送机械，碳化所得的产品，比空压机作压送机械碳化所得的产品，结晶粒径相对较粗，其分布带较宽，表观其沉降体积也偏低。其应性能也比不上空压机所得的产品。
因此，广大企业到底采用那种窑气压送机械，应根式据下游用户对产品质量的要求来决定。关于空压机目前应广泛注意的问题是：一是从选型上应用气缸与曲轴箱之间带有接盘座的机型，这样可以减少水汽对曲轴箱内机油的污染，节油并延长机器零部件的寿命。二是注意配套电机恰当，实践证明轻钙生产中对于20m3/min、30m3/min、40m3/min空压机的配套电机为55kw、75kw、110kw是适宜的，配用过大电机会降低功率因数，增加无功耗电。
六、轻质碳酸钙生产中三废（气/汽-水-碴）的综合治理
1、废气/汽
碳酸钙生产过程中产生气/汽的环节有：
（1）石灰石煅烧窑产出的窑气，该窑气含有丰富的CO2，经过净化处理是碳化工序的生产原料，并不外排，所以不影响环境。
（2）碳化塔尾气，上述经净化处理的石灰窑窑气，被压送机械压送至碳化塔与精制石灰乳进行中和反应，反应后的尾气以氮气成分为主，其次是水蒸气，无污染气体成份，唯有需注意的是它会夹带少量含碳酸钙悬浮液的泡沫，也应对其施行处理，方法是对采用空压机作窑气压送机械的碳化塔，将多塔的排气管密封并联，导入一用重力除尘原理制成的碳化尾气净化器，对其进行除雾扑集排放，收到减排降耗的双重效果；对于用罗次风机作窑气压送机械的碳化塔，因气流的空塔速度较低，只要塔顶留有合理的气液分离空间，基本无雾沫夹带产生，故而直接排空即可。
（3）干燥过程排出的烟气和潮汽，治理措施已如前述。
2、废水
整个生产过程产生废水的环节有：
（1）窑气净化过程的洗水，除含悬浮物之外，还含有被溶于其中的CO2和SO2，显酸性；
（2）石灰消化的灰乳精制过程中排放残碴携带的浆液和冲洗设备环境产生的废水，是石灰水，显碱性；
（3）在干燥过程对烟气净化产生的废水，与窑气净化的洗水相似，显酸性；
（4）轻钙生产过程中，如果石灰石品质优良，含镁量低，脱水过程的回水（母液）经澄清后是在系统中循环利用的，无废水外排，但是如果石灰石含镁量偏高，就需要定期调整工艺指标，外排部分母液，该母液水显碱性。
综合这四种污水，酸、碱性皆有，合流在一起恰好中和反应，如果碱性水不足，可适当添加灰乳精制时排出的废灰膏，以调PH值至中性。调制后的污水，经沉淀去掉悬浮物（有的企业增加过滤设施），清液循环用来窑气和干燥工段烟气的净化，经这样综合治理后，工厂做到无污水外排。
3、废碴
轻钙生产中排出的废碴有：
（1）石灰筛选过程筛下的粉、碴石灰；
（2）石灰消化过程排出的石灰核（基本属于生烧石为石的核芯）；
（3）灰乳精制过程排出的膏状消石灰残碴；
（4）干燥过程燃煤产生的炉碴；
（5）污水沉淀生成的污泥；
（5）车间及设备清扫产生的垃圾。
综观这些废碴，几乎全是建筑材料，可用来铺路、制坯建房。例如，广西贺州旺高工业区就在园区内引进了华润水泥厂，成功解决了碳酸钙产业岗石废渣处理的行业难题，将工业固废转变为水泥生产的原材料，每天处理工业区的岗石废渣、污泥近2000吨，可谓物尽其用的循环经济模式。
综上所述，轻质碳酸钙的生产过程中，节能减排是大有文章可做的，也是目前环保政策鼓励和要求的，行业内许多企业已经做了大量工作，并取得了显著成果，但是由于交流仍欠畅通，许多企业的优秀成果还鲜为人知。
近期，粉体技术网将推出2018年碳酸钙精细加工应用技术提升及实操培训班，更好的组织碳酸钙企业进行碳酸钙精细加工技术交流，有效推动碳酸钙行业创新、转型发展，敬请关注。
来源：轻质碳酸钙生产过程节能减排的控制措施，作者：綦春瑞
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