Лайм -печь

Пельд известтинг - это печь используемая для прокаливания известняка , ( карбонат кальция ) для получения формы извести, называемой Quicklime ( оксид кальция ). Химическое уравнение для реакции этой

Caco ₃ + тепло → Cao + co ₂

Эта реакция может происходить в любом месте более 840 ° C (1540 ° F), но, как правило, считается при 900 ° C (1650 ° F) (при температуре парциальное давление CO ₂ составляет 1 атмосферу ), но температура Около 1000 ° C (1830 ° F) (при температуре парциальное давление CO ₂ составляет 3,8 атмосферы ^{[ 1 ]}) обычно используется, чтобы реакция продолжалась быстро. ^{[ 2 ]} Чрезмерную температуру избегают, потому что она производит нереактивную, «мертвую» извести.

Slaked Lime ( гидроксид кальция ) можно сформировать путем смешивания QuickLime с водой.

История

Предушнерия неолита

В штукатурке, прото-политике и растворе

Поскольку он так легко сделан путем нагрева известняка, извести, должно быть, известно с самых ранних времен, и все ранние цивилизации использовали его в строительстве растворов и в качестве стабилизатора в рендере и этажах. ^{[ 3 ]} Согласно находкам в Айн Газеле в Иордании, Йифтахель в Израиле, и Абу Хьюрире в Сирии, начиная с 7500–6000 г. до н.э., самое раннее использование извести было в основном в качестве переплета на полах и в штукатурке для стен покрытия. ^{[ 4 ]} Это использование штукатурки может, в свою очередь, привело к развитию прото-политерий, сделанной из извести и пепла. ^{[ 4 ]} В растворе самым старым связующим было грязь. ^{[ 4 ]} Согласно находкам в Catal Hüyük в Турции, вскоре последовала Глэй, а затем лайм в 6 -м тысячелетии до н.э. ^{[ 4 ]}

Использование извести в сельском хозяйстве и угле

Знание его ценности в сельском хозяйстве также древнее, но использование сельского хозяйства стало широко возможным, когда использование угля сделало его дешевым ^{[ 5 ]} На угольных месторождениях в конце 13 -го века в 1523 году был дан отчет о использовании сельского хозяйства. ^{[ 6 ]} Самые ранние описания печи извести мало отличаются от того, что используются для мелкого производства столетие назад. ^{[ Цитация необходима ]} Поскольку земельный транспорт минералов, таких как известняк и уголь в доиндустриальную эпоху, они были распределены морем, а лайм чаще всего производился в небольших прибрежных портах. ^{[ Цитация необходима ]} Многие сохранившиеся печи еще предстоит увидеть на набережениях вокруг побережья Британии.

Типы печей

Видео беспилотника руин из известнякового кольца печь в Тамсалу, Эстония, 2021

Постоянные печи извести делятся на две широкие категории: «Flare Kilns», также известные как «прерывистые» или «периодические» печи; и «нарисовать печи», также известные как «вечные» или «бегущие» печи. В печи с вспышкой был построен нижний слой угля, а печь выше заполнена исключительно мелом. Огонь выжимался в течение нескольких дней, а затем вся печь была опустошена из извести.

В ничьей печи, обычно каменная конструкция, мел или известняк были наложены на дерево, уголь или колу и зажжены. Когда он сгорел, известь была извлечена из нижней части печи, через отверстие. Дальнейшие слои камня и топлива были добавлены на вершину. ^{[ 7 ]}^{[ 8 ]}

Ранние печи

Общей особенностью ранних печей была горящая камера в форме яйца, с входом воздуха у основания («глаз»), построенной из кирпича. Известняк был раздавлен (часто вручную) до довольно равномерной 20–60 мм (1–2 + 1 ⁄ 2 дюйма ) комки - тонкий камень был отклонен. Последовательные купольные слои известняка и древесины или угля были построены в печи на решетке. Когда загрузка была завершена, печь была зажжена внизу, и огонь постепенно распространялся вверх по заряду. Когда он сгорел, лайм был охлажден и вырвался через основание. Fine Ash выпал и был отклонен с «Riddlings».

Можно использовать только комбированный камень, потому что заряд, необходимый для «дыхания» во время стрельбы. Это также ограничивало размер печей и объясняет, почему печи были почти одинаковыми размерами. Выше определенного диаметра наполовину сжигающий заряд, вероятно, будет рухнуть под его собственным весом, погасить огонь. Таким образом, печи всегда делали 25–30 тонн лайма в партии. Как правило, печь занимал день, чтобы загрузить, три дня, чтобы стрелять, два дня, чтобы остыть и день для разгрузки, поэтому один недельный поворот был нормальным. Степень сжигания контролировалась пробной и ошибкой от партии к партии, варьируя количество используемого топлива. Поскольку между центром заряда и материалом были большие различия в температуре, и материал, близкий к стене, смесь подключенной (то есть высокой потерь при зажигании ), хорошо прожигаемое и мертвая лайм обычно производилась. Типичная топливная эффективность была низкой: 0,5 тонн или более угля использовалось на тонну готовой извести (15 мДж/кг).

Промышленное производство

Производство извести иногда проводилось в промышленном масштабе. Один из примеров в Annery в Северном Девоне , Англия , недалеко от Великого Торрингтона , состоял из трех печей, сгруппированных в форме 'L' и находился рядом с каналом Торрингтона и речной ворота, чтобы внести в известняк и уголь, и для транспортировки В гостях кальцинированной известь в те дни до того, как существовали надлежащие металлированные дороги. ^{[ 9 ]}

Наборы из семи печей были обычными. Погрузочная банда и разгрузочная банда будут работать в печи в ротации в течение недели.

Редко использованная печь была известна как «ленивая печь». ^{[ 10 ]}

Австралия

В конце 19 -го и начале 20 -го веков в городе Варата в Гиппсленде , штат Виктория , Австралия выпустила большую часть быстрой, используемой в городе Мельбурн , а также в других частях Гиппсленда. Город, теперь называемый Уокервилль , был установлен на изолированной части викторианской береговой линии и экспортировал лайм на корабле. Когда в 1926 году это стало убыточным, печи были закрыты. Современный район, хотя и не имея городских удобств как таковых, является самоунительщиком. Руины печи извести все еще можно увидеть сегодня.

Сжигающие печи извести в Австралии
Убийство из известняка руина в Уокервиле, Виктория, Австралия
Известняк руина, как видно с трассы Буша, Уокервиль, Виктория, Австралия

Печия извести также существовали в шерстяной бухте , Южная Австралия .

Пельть из лайма, шерстяная бухта

Украина

Старые печи из лайма в Манжикив Кут, Украина
Старые печи из лайма в Манжикив Кут, Украина
Старые печи из лайма в Манжикив Кут, Украина
Старые печи из лайма в Манжикив Кут, Украина

Великобритания

Большая печь в Criddledykes возле моста Хейдон , Нортумбрия, была одной из более чем 300 в округе. Это было уникально для этой области, имея четыре арки на один горшок. Поскольку производство было сокращено, две боковые арки были заблокированы, но были восстановлены в 1989 году английским наследием .

Развитие Национальной железнодорожной сети сделало местные мелкие печи все более убыточными, и они постепенно вымерли в течение 19-го века. Они были заменены более крупными промышленными предприятиями. В то же время новое использование извести в химической , стальной и сахарной промышленности привело к крупномасштабным растениям. Они также видели развитие более эффективных печей.

Печики извести, построенную в Дадли , Уэст -Мидлендс (ранее Вустершир ) в 1842 году, выживает в рамках музея жизни Черной страны , который открылся в 1976 году, хотя печи в последний раз использовались в течение 1920 -х годов. В настоящее время он является одним из последних в регионе, в которой доминировали угольная добыча и известняковая добыча в течение нескольких поколений до 1960 -х годов. ^{[ 11 ]}

Печи с лаймером в Великобритании
19 -й век Лаймкилнс в Фрогалле .
Сохраненная печь из лайма в Берджесс -парке , Лондон.
Старая печь из лайма, Боскасл, Корнуолл.
Большой лимекилн в Бродстоуне, Бейт, Эйршир.
Аннери печь в Девоне, Англия.
Большой сингл 19-го века Limekiln в Crindledykes возле Housesteads Northumbria .
Замок Дамбартон в 1800 году и функционирующая печь из лайма с дымом на переднем плане. ^{[ 12 ]}

Другие страны

Старые печи извести, Антогинг , Бельгия
Lime Kilns, Oeiras, Portugal
Lime Kiln Untermerarchtal, Baden-Württemberg
Lime Kiln с 1906 года в Summeron, Namibia

Современные печи

Шахта печи

Теоретическое тепло (стандартная энтальпия ) реакции, необходимая для приготовления высокого кальциумного извести, составляет около 3,15 МДж на кг извести, поэтому партийные печи были только около 20% эффективными. Ключом к развитию эффективности было изобретение непрерывных печей, избегая расточительных циклов тепла и охлаждения партийных печей. Первыми были простые печи вала, похожие по строительству до взорвания печи . Это контр-вал вала. Современные варианты включают регенеративные и кольцевые печи. Выход обычно находится в диапазоне 100–500 тонн в день.

Противотоковой вал

Топливо впрыскивается частично вверх по валу, что дает максимальную температуру на этой точке. Свежий корм, питающийся сверху вверху, сначала высушивается, а затем нагревается до 800 ° C, где начинается де-карбона, и продолжается постепенно быстрее по мере повышения температуры. Под горелкой горячая известь передает нагревание и охлаждается воздухом сгорания. Механическая решетка снимает лайм внизу. Вентилятор протягивает газы через печь, а уровень в печи сохраняется постоянным , добавляя подачу через воздушный шлюз. Как и в партиях печи, можно использовать только большой, оцениваемый камень, чтобы обеспечить однородные газовые потоки через заряд. Степень сжигания может быть скорректирована путем изменения скорости снятия извести. Возможна потребление тепла всего 4 мДж/кг, но от 4,5 до 5 мж./кг более типичны. Из -за пика температуры в горелках до 1200 ° C в печи с валом идеально подходит для получения средней и жесткой лайма.

Газовые потоки в двух циклах работы печи регенеративного вала

Регенеративные печи

Они обычно состоят из пары валов, работающих попеременно. Во -первых, когда вал A является «первичным» и B «вторичный» вал, воздух сгорания добавляется с вершины вала A, в то время как топливо несколько ниже через копья с горелкой. Пламя-верхняя часть. Горячие газы проходят вниз, скрещивайте к валу B через так называемый «канал» и пропустите вверх к выхлопному излучения вала B. В то же время в обоих валах охлаждающий воздух добавляется снизу, чтобы охладить извести и сделать выхлопные газы через дно печи невозможно, поддержав всегда положительное давление. Воздух сжигания и охлаждающий воздух покидают печь совместно через выхлоп на вершине вала B, предварительно нагревая камень. Направление потока периодически изменяется (обычно 5–10 раз в час) вал A и B, изменяя роль «первичного» и «вторичного» вала. Печь имеет три зоны: зона предварительного нагрева сверху, зона сжигания в середине и зона охлаждения близко к дне. Велосипед производит длинную зону сжигания постоянной, относительно низкой температуры (около 950 ° C), которая идеально подходит для производства высококачественной мягкой реактивной извести. При температуре выхлопного газа до 120 ° C и температуры извести на выходе в печь в диапазоне 80 ° C потеря тепла регенеративной печи является минимальным, расход топлива составляет всего 3,6 МДж/кг. Из -за этих функций регенеративные печи сегодня являются основной технологией в условиях значительных затрат на топливо. Регенеративные печи построены с выходом от 150 до 800 т/дневного дня, типичные от 300 до 450.

Кольцевые печи

Они содержат концентрический внутренний цилиндр. Это собирает предварительно нагретый воздух из зоны охлаждения, которая затем используется для давления средней кольцевой зоны печи. Распространение воздуха наружу из зоны под давлением вызывает текущий поток вверх и текут вниз по течению. Это снова создает длинную, относительно прохладную зону кальцинирования. Расход топлива находится в диапазоне от 4 до 4,5 МДж/кг, а известь обычно сожжено.

Ротари печи

Ротари -печи начали использоваться для изготовления извести в начале 20 -го века и теперь учитывают большую часть новых установок, если затраты на энергию менее важны. Раннее использование простых вращающихся печей имело преимущества, что можно использовать гораздо более широкий диапазон из известняка, от штрафов вверх, и нежелательные элементы, такие как серная, могут быть удалены. С другой стороны, расход топлива был относительно высоким из -за плохого теплообмена по сравнению с печи вала, что привело к чрезмерной потере тепла в выхлопных газах. Старомодные «длинные» роторные печи работают со скоростью от 7 до 10 мДж/кг. Современные инсталляции частично преодолевают этот недостаток, добавив приобретатель, который имеет те же хорошие твердые тела/газовые контакты, что и печь для вала, но расход топлива все еще несколько выше, как правило, в диапазоне от 4,5 до 6 мДж/кг. В показанной конструкции кружок стволов (обычно 8–15) расположен вокруг воздуховода в печи. Горячий известняк выгружается из валов в последовательности, благодаря действиям гидравлической «тарелки толкателя». Типичные печи в 1000 тонн в день. Роторная печь является наиболее гибкой из любых печей из лайма, способных производить мягкие, средние или жесткие сгоревшие, а также мертвые лайм или долиме.

Уборка газа

Все вышеупомянутые конструкции печи производят выхлопные газа, которые несут значительное количество пыли. Земная пыль особенно коррозийна. Оборудование установлено для ловушки этой пыли, как правило, в виде электростатических осадков или фильтров мешков. Пыль обычно содержит высокую концентрацию таких элементов, как щелочные металлы , галогены и серы.

Выбросы углекислого газа

Индустрия извести является значительным излучателем углекислого газа . Производство одной тонны оксида кальция включает в себя разложение карбоната кальция с образованием 785 кг CO ₂ в некоторых приложениях, таких как при использовании в качестве раствора ; Этот CO ₂ позже повторно обанкротился, когда раствор уходит.

Если тепло, поставляемое для формирования извести (3,75 мДж/кг в эффективной печи), получается путем сжигания ископаемого топлива, он выпустит CO ₂ : в случае углевого топлива 295 кг/т; В случае топлива природного газа 206 кг/т. Потребление электроэнергии эффективного завода составляет около 20 кВт -ч на тонну лайма. Этот дополнительный вход является эквивалентом около 20 кг CO ₂ на тонну, если электричество генерируется угля. Таким образом, общее излучение может составлять около 1 тонны СО ₂ для каждой тонны извести даже на эффективных промышленных предприятиях, но обычно составляет 1,3 т/т. ^{[ 13 ]} Однако, если источник тепловой энергии, используемой в его производстве, является полностью возобновляемым источником питания, такого как солнечная энергия, ветра, гидроэлектростанция или даже ядерная; Не может быть чистого излучения CO ₂ из процесса кальцинирования. Для производства требуется меньше энергии, чем в портлендском цементе , в первую очередь потому, что требуется более низкая температура.

Другие выбросы

Смотрите также

Ссылки

^ CRC Справочник по химии и физике , 54-е изд, P F-76
^ Parkes, GD и Mellor, JW (1939). Mellor's Modern Inorganic Chemistry London: Longmans, Green and Co.
^ Hewlett, PC (ed.) (1998). Химия цемента и бетона Ли: 4 -е изд , Арнольд, ISBN 0-340-56589-6 , Глава 1
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} Карран, Д.; Хьюз, Дж.; Лесли, А.; Кеннеди, С. (2012). «Короткая история использования лайма в качестве строительного материала за пределами Европы и Северной Америки» . Международный журнал архитектурного наследия . 6 (2): 117–146. doi : 10.1080/15583058.2010.511694 . S2CID 111165006 .
^ Платт, Колин (1978). Средневековая Англия , BCA, ISBN 0-7100-8815-9 , стр. 116-7
^ Сэр Энтони Фитцерберт, Боке Хузри , 1523
^ Смит, Ники (май 2011 г.). «Доиндустриальные печи извести» (PDF) . Введение в активы наследия . Английское наследие . Получено 21 апреля 2013 года .
^ Сиддалл, Рут. «Архитектура и технологии печи» . Материаловая наука . Университетский колледж, Лондон . Получено 21 апреля 2013 года .
^ Гриффит, Rs Ll. (1971). Annery Kiln, Weare Gifford. Гренвилльский колледж Проект. Супервайзер г -н Бд Хьюз.
^ Худ, Джеймс (1928). Kilmarnock Water and Craufurdland Kilm Glenf Ramb Soc. Аннал. 1919 - 1930. С. 126.
^ «Limekilns - музей жизни черной страны» . www.bclm.co.uk. Получено 6 апреля 2018 года .
^ Стоддарт, Джон (1800), Замечания по местным пейзажам и манерам в Шотландии. Паб. Вильям Миллер, Лондон. Лицом кр. 212.
^ Схема торговли выбросами ЕС Архивирована 11 декабря 2009 года в The Wayback Machine National Archives Gov UK

Внешние ссылки

Wainmans Double Acced Lime Kiln - Сделано в списке II класса - 1 февраль 2005 г.

Детали и изображение: https://web.archive.org/web/20140522012536/http://cowlingweb.co.uk/local_history/history/wainmanslimekiln.asp

[1] CRC Справочник по химии и физике , 54-е изд, P F-76

[parks-2] Parkes, GD и Mellor, JW (1939). Mellor's Modern Inorganic Chemistry London: Longmans, Green and Co.

[3] Hewlett, PC (ed.) (1998). Химия цемента и бетона Ли: 4 -е изд , Арнольд, ISBN 0-340-56589-6 , Глава 1

[:02-4] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} Карран, Д.; Хьюз, Дж.; Лесли, А.; Кеннеди, С. (2012). «Короткая история использования лайма в качестве строительного материала за пределами Европы и Северной Америки» . Международный журнал архитектурного наследия . 6 (2): 117–146. doi : 10.1080/15583058.2010.511694 . S2CID 111165006 .

[5] Платт, Колин (1978). Средневековая Англия , BCA, ISBN 0-7100-8815-9 , стр. 116-7

[6] Сэр Энтони Фитцерберт, Боке Хузри , 1523

[7] Смит, Ники (май 2011 г.). «Доиндустриальные печи извести» (PDF) . Введение в активы наследия . Английское наследие . Получено 21 апреля 2013 года .

[8] Сиддалл, Рут. «Архитектура и технологии печи» . Материаловая наука . Университетский колледж, Лондон . Получено 21 апреля 2013 года .

[Griffith-9] Гриффит, Rs Ll. (1971). Annery Kiln, Weare Gifford. Гренвилльский колледж Проект. Супервайзер г -н Бд Хьюз.

[Hood-10] Худ, Джеймс (1928). Kilmarnock Water and Craufurdland Kilm Glenf Ramb Soc. Аннал. 1919 - 1930. С. 126.

[11] «Limekilns - музей жизни черной страны» . www.bclm.co.uk. Получено 6 апреля 2018 года .

[Stoddart-12] Стоддарт, Джон (1800), Замечания по местным пейзажам и манерам в Шотландии. Паб. Вильям Миллер, Лондон. Лицом кр. 212.

[13] Схема торговли выбросами ЕС Архивирована 11 декабря 2009 года в The Wayback Machine National Archives Gov UK

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]