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【技术分享】重质碳酸钙节能环保生产工艺研究现状与进展
点击量:  发表时间:2017/1/12 16:02:14

导读 ID:bjyyxtech

加强节能减排,实现低碳发展,是生态文明建设的主要内容,是促进经济提升增效升级的必由之路。“十二五”发展规划纲要明确提出了单位国内生产总值(GDP)能耗和二氧化碳排放量降低,主要污染物排放总量减少的约束性目标。根据《国务院关于化解产能严重过剩矛盾的指导意见》(国发(2013)41号)和《国务院关于加快发展节能环保产业的意见》(国发(2013)30号),企业应大力推进产业结构调整,加快技术创新,努力做好节能减排技术改造,为节能减排降碳工作尽应尽之责。


1 引言

重钙因其来源广泛、生产成本低、生产过程中环境污染小等众多优点广泛用作橡胶、塑料、造纸、涂料、油墨、医药、食品、日化等行业的填料。随着国民经济的快速发展,重钙将会得到进一步的发展,在重钙的生产过程中存在着电能消耗大、原矿损耗大、粉尘和噪音污染大等缺陷,重钙企业要得到快速健康的发展,必须要节能降耗、减少排放、走绿色可持续发展产业创新升级道路。笔者根据自身从事重钙生产十余年的经验和广源化工在节能降耗、改善环保等方面的实际措施,在此抛砖引玉,与大家分享一些重钙生产的节能环保技术。


2 重钙生产工艺
重质碳酸钙的生产方法主要有干法和湿法两种,干法一般生产2500目以下的重钙,若生产2500目以上的重钙在技术上是可行的,但是能耗高和成本较高,在经济上不可行。2500目以上的超细重质碳酸钙的生产主要采用湿法研磨,而干法研磨则是湿法研磨的前段工序。


2.1干法工艺
干法生产重钙是目前国内较普遍的方式,技术也较成熟,一般采用研磨设备与分级设备组成的加工工艺系统就能得到各粒度的产品。主要采用的设备有雷蒙磨、环辊磨、球磨机、高压辊磨机、立式搅拌磨机、气流磨等,分级设备主要采用叶轮式超细分级机。干法生产工艺具有设备投资少、技术成熟、工艺简单、能耗低、单机产量较高等特点,一般常规干法生产重钙工艺如图1所示。

2.2 湿法工艺
随着重质碳酸钙越来越朝着微细化发展,传统的干法生产工艺不论从设备本身还是经济效益方面都无法满足要求,从而湿法研磨工艺应运而生。湿法研磨与干法研磨的最大区别在于分散介质的不同,干法以空气作为分散介质,而湿法研磨则以水作为分散介质,在配以研磨助剂,使得颗粒的分散性更好,研磨效率更高,粒度更细。一般湿法研磨工艺如图2所示,原矿经洗选后两段破碎至400目左右,配制成一定浓度的浆液,加入研磨助剂,给入立式研磨机,以氧化锆珠作为研磨介质,通过调整磨机各项参数控制出料细度,物料经磨细后以浆料形式排出,经干燥除尘后收集装袋。

3 重钙生产中的节能措施
3.1 采用自动化设备
3.1.1 集中破碎清洗、均化处理原矿

重钙生产企业应选择来自同一矿脉、品位和色泽基本一致的原矿进行加工生产,这样就保证了原矿的稳定。早期生产重钙我们采用人工挑选、分类整理、人工破碎清洗的方式进行投料,存在着矿石碎石量大、浪费较大、工人劳动强度大、清洗后的泥土等难以处理等问题。
3.1.2 自动投料、自动包装设备的改进
早期生产重钙采用的都是人工投料、人工包装的方式,随着自动化进料系统和包装的引进,极大的降低了工人劳动强度,提高了生产效率。在干法生产中,采用变频调速的自动进料系统可实现一台进料器供应2条干法环辊磨的生产线生产,同时可以实现一个控制室同时控制2-4条生产线的开机操作,极大的降低了操作岗位人员的配置;在湿法生产中,由于湿法生产的原料为干法生产的400目重钙,那么采用自动进料的改进直接用螺旋铰刀或者管道输送的方式将400目的重钙从干法生产出料口连接到湿法生产的进料系统可以减少物料的损耗、降低操作的工序、减少所需干法生产的包装,实现干湿法联用的节能新工艺。从包装岗位来说,采用全自动化的包装系统可减少包装人员的配置,同时减少和降低车间的粉尘排放,实现自动化的包装工艺也是重钙生产过程中的一大节能亮点。
3.2 引进大型化设备、实现规模化生产
重钙的生产发展技术从最早的采用雷蒙磨生产单飞粉、双飞粉发展到现在的超细粉碎技术生产1250目、2500目,湿法研磨可以达到生产6000目以上的产品,在很大的程度上得益于超细粉碎设备的发展。干法研磨设备(环辊磨)最早的从86型发展到现在的188、198型,实现了单机产量的大幅度提升,同时能耗的降低,湿法研磨设备从最早的剥片机发展到现在的3600L、甚至5000L的大型立式搅拌磨,也实现了产量的大幅度提升和能耗的降低,可以说,大型化的机械设备是实现重钙企业提高产能降低能耗的必经途径。在引进了大型化的设备之后,实现规模化生产是重钙企业的有效途径。重钙生产企业产能大,少者10万吨,多者几十万吨,上百万吨,单一的一条或者是几条生产线可能难以满足于如此大的产能的生产,那么就需要我们重钙企业走规模化的发展道路,以一台进料器配置2条生产线,生产车间生产线呈偶数排布,在提升产能的同时,可降低能耗。
3.3 高效分级设备的引进与改进
由于重钙是采用天然矿石进行加工粉碎而制得的一种产品,生产过程为单纯的物理研磨过程,因此在粉碎的过程中颗粒大小是不一的,研磨后的细度也是不均匀的。那么粗细不一的颗粒在研磨的过程中所需能耗是不一样的,如果长时间的大小不一的颗粒在研磨机中相互碰撞研磨,会造成研磨主机电流偏大,能耗增加,这样就需要选用高效的分级设备,及时地将达到细度的小颗粒分级出去,而将大颗粒留在研磨机中继续研磨。由于分级后就是收集过程,所以高效的分级设备与合理的收集系统的搭配是至关重要的。我们应根据研磨设备的型号和产品的细度来选择分级设备,以及确定分级设备与收集系统的搭配。超细粉体的加工还需要我们采用二次或者多次分级才能实现,分级设备的合理选型对于产量的高低起到了至关重要的作用。
3.4 研磨分散介质的添加与选型
由于碳酸钙表面呈极性,在粉碎研磨的过程中细微的颗粒极易由于表面吸附的作用而团聚成较大颗粒,如果单纯的不添加任何研磨助剂进行研磨,就可能造成细小颗粒重复多次研磨,降低产量,增加能耗。在研磨的过程中添加研磨分散介质可以有效的降低颗粒之间的团聚,使细微的粒子更快地通过分级设备到达收集系统,避免了多次研磨的弊端。在干法研磨生产过程中,在研磨主机的进料口进行添加研磨分散剂;在湿法研磨配制浆料的过程中可以添加研磨分散剂。同时要做好对研磨分散介质的选型,由于每个重钙企业所在的区域不同,生产加工重钙矿石的晶型和质地也不同,矿石的松散程度等不一致,因此要根据矿石的种类来选择分散介质的种类和型号。通过研磨分散介质的合理选型和添加可以在一定程度上提高单机产量,同时降低研磨设备的磨耗。
3.5 产品创新升级
随着下游市场的逐步变化和发展,对重钙产品也提出了越来越高的要求。重钙生产企业要适应市场的发展需要,单一的以产品细度为衡量重钙价格的时代已经过去了,产品的专用化和功能化迫使我们需要根据市场需要调整产品结构,加快产品升级。产品的创新升级不仅会使重钙生产企业能耗降低,同时会带来极大的经济价值。重钙产品的精细化和功能化将在一定程度上极大地促进节能降耗工作。在短时间内开发的某一行业专用或特有的重钙产品其产能可能比较小,但是其附加值可能是普通的产品的几倍甚至更高。相对来说,采用一条生产线生产的功能型产品其产值等于几条生产线生产的普通产品。从长远和广义的意义上讲,其节能降耗的效果就是减少了几条生产线的能耗。加快科技创新的步伐,实现产品创新升级是重钙生产企业节能降耗的主要道路。
4 重钙生产中的环保减排技术
重钙生产过程通过采用自动化的设备基本上可以实现全密闭式生产,在重钙的生产过程中主要影响环境的有以下几个方面:(1)粉尘,(2)噪音,(3)冲洗矿石和湿法研磨所排放的废水,(4)湿法研磨干燥工序燃煤排放的废气,(5)未利用的碎石、杂石等。科学合理地改进措施会极大地降低以上几个方面的排放,同时节约能耗。笔者所从事的企业主要是针对以上几个方面进行了一些改性优化来降低排放,做绿色环保的重钙生产企业。
4.1 安装除尘设备、降低粉尘排放
粉尘的排放主要产生在重钙生产的包装工序,采用自动包装设备,同时在自动包装设备中安装集中的收尘器,用管道引风连接至布袋收尘系统,在厂房顶棚安装高效的储存设备可以有效的降低车间的粉尘浓度,减少对操作人员的身心健康的影响,同时可将集中收集的粉尘加工成产品。
4.2 降低噪音源、建立隔离墙
重钙的生产过程中,大型的破碎机、研磨机、空压机都会产生噪音影响。在设计生产线的时候,应尽量对噪音源进行隔离处理。建立独立的空压机房,采用隔声材料做砌体墙面,一个独立的车间设计4-8条生产线,只集中布置一个区域为空压机房;对于大型的破碎机产生的噪音,在厂房设计的时候,应将投料系统和破碎系统单独安装于主操作室和研磨包装工序外,采用墙体隔离;对于研磨主机产生的噪音,应建立独立的消音或隔音材料的砌体将其隔离;对于其他风机、电机、水泵机产生的噪音,应加设隔声罩,在采购设备的时候同时应选购低噪音的设备。
4.3 废水循环利用、减少用水量
重钙生产过程中的废水主要来源于清洗过程和湿法研磨工艺所用制浆冲洗地面和冲洗设备的一些废水。早期我们采用的是三级沉降池的方式,经沉降后排放至集中的水道。由于大部分废水中含有粉尘或颗粒、泥沙,如果单纯的采用三级沉降的方式,需要定期清理沉降池,同时废水直接外排,用水量大。现在我们建立了全厂的废水循环利用中心,将工厂所有的生活用水和工业用水的废水用管道集中到废水处理中心,采用絮凝、沉降、回收、循环利用的方法,一年可节约用水量20万吨以上。
4.4 提高燃煤效率、降低废气排放
采用湿法研磨生产重钙,其中的干燥工艺采用的是链条炉排燃烧器燃煤供热,燃煤主要产生的是废气。对于燃煤,应选用高热低硫的煤炭。公司对每一车进厂的煤炭都进行严格检验,保证所用燃煤的质量都优于国家标准,其次对燃煤操作人员进行专业的技能培训,提高燃煤效率,同时对燃煤产生的废气采用水膜除尘,经净化达标后在排放。
4.5 提高碎石、杂石的利用率
重钙原料由于是矿山上直接采矿后的原料,经破碎清洗后难免会产生碎石和杂石,这些碎石和杂石堆放在厂区会占用厂房面积,同时难以清理。对于产生的碎石,可以采用外包给可以利用的个人或企业,用于道路建设,工业建筑等;对于杂石,应根据其含量的不同予以分类堆放,最大效益地实现其综合利用。
5 结语
随着超细粉碎技术和超细粉碎设备的不断发展,部分重钙生产企业逐步地走向了自动化、大型化、规模化的发展道路,但依然有多数厂家存在规模小,设备旧,产品升级慢等问题。做好节能技术改造、降低排放、走清洁生产发展道路是所有重钙生产企业所发展的必经之路。在做好生产过程中的节能减排的同时,我们应加强员工的劳动技能,做好工厂的绿化环保建设,打造花园式的重钙生产企业,改变以往大家对重钙生产企业粉尘大、噪音大的认识,建立新型的重钙生产工业发展模式。


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