1 鈣化工系列產(chǎn)品的“金字塔”規劃
（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）眾所周知，對于大型碳酸鈣礦山最簡(jiǎn)單、最低級的開(kāi)發(fā)是開(kāi)采原礦，其次是生產(chǎn)重鈣粉，再次是生產(chǎn)石灰、氫氧化鈣，比較高級的是生產(chǎn)普通輕鈣和活性輕鈣，最高級的是生產(chǎn)納米碳酸鈣、檸檬酸鈣、乳酸鈣等。這些產(chǎn)品中越簡(jiǎn)單、越低級的，其技術(shù)含量越低，通常其附加值也越低，但市場(chǎng)需求量也越大。對于儲量巨大、品質(zhì)上乘的碳酸鈣礦山，如果單純只生產(chǎn)原礦、石灰、重鈣粉等簡(jiǎn)單低級產(chǎn)品，無(wú)疑是一種對優(yōu)質(zhì)資源的巨大浪費， 三廢處理也沒(méi)有低成本的解決途徑，地方政府也決不會(huì )批準這類(lèi)項目。
反之，如果只用來(lái)生產(chǎn)納米碳酸鈣等高端產(chǎn)品， 看起來(lái)表面光鮮：投資很大、技術(shù)復雜、附加值較高。其實(shí)不然，首先其廢水不能實(shí)現全部循環(huán)利用，其次這種高端產(chǎn)品的市場(chǎng)容量有限， 短期內難以為市場(chǎng)所接納。事實(shí)上，鈣化工系列產(chǎn)品就像一個(gè)金字塔，納米碳酸鈣就是塔尖明珠， 市場(chǎng)需求量和容量最大的還是塔座的石灰、重鈣粉、氫氧化鈣，其次是普通輕鈣、活性輕鈣。
鈣化工系列產(chǎn)品的共性技術(shù)都是以碳酸鈣礦山資源為原料， 遵循生產(chǎn)技術(shù)越復雜、產(chǎn)品附加值越高、產(chǎn)能越小，該產(chǎn)品越是位于金字塔頂端的規律。對不同的碳酸鈣礦山， 規劃的鈣系列產(chǎn)品種類(lèi)可以不同。
2 大型碳酸鈣礦山資源綜合利用核心工藝與說(shuō)明
2.1 大型碳酸鈣礦山資源綜合利用核心工藝流程
大型碳酸鈣礦山資源綜合利用的關(guān)鍵技術(shù)就是：對碳酸鈣礦山資源進(jìn)行充分綜合利用、對全部工業(yè)廢水的循環(huán)利用和廢渣的有效利用、對所有工業(yè)廢氣的循環(huán)利用和低成本低碳凈化。其核心工藝流程如圖1 所示。
 2.2 優(yōu)勢互補的兩種石灰窯
建設單一的石灰窯形不利于資源的綜合利用和拓展石灰產(chǎn)品的應用領(lǐng)域。例如，如果全部建成回轉窯、雙膛窯等高端窯生產(chǎn)高活性石灰，高活性石灰適用于鋼鐵冶金行業(yè)， 但是其窯氣中CO2體積分數通常低于20%，不利于輕鈣系列產(chǎn)品的生產(chǎn)，也不利于CO2的回收利用；反之，如果全部建成機械豎窯，豎窯石灰活性中等，不適合于鋼鐵冶金行業(yè)，但中等活性的石灰適應于輕鈣、氫氧化鈣的生產(chǎn)，特別是窯氣中CO2體積分數通常高于35%，適合于輕鈣系列產(chǎn)品的生產(chǎn)需要。
圖1 規劃建設2 座日產(chǎn)600 t 的雙膛窯和8 座日產(chǎn)200 t 的節能環(huán)保豎窯。雙膛窯利用30～60 mm中塊石灰石為原料、以煤粉為燃料生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高活性石灰（活性度大于300 mL）。節能環(huán)保豎窯利用60～120 mm 粗塊石灰石為原料、以20～40 mm 細粒煤為燃料生產(chǎn)的中等活性化工石灰， 主要用于生產(chǎn)氫氧化鈣、輕鈣系列化工產(chǎn)品和冶金輕燒白云石灰。同時(shí)建設兩類(lèi)石灰窯，可從原料石灰石、燃煤類(lèi)型、應用領(lǐng)域、生產(chǎn)成本等方面充分利用兩種窯的優(yōu)點(diǎn)，規避兩種窯的缺點(diǎn)，做到原料綜合利用、產(chǎn)品優(yōu)勢互補、燃煤粗細合理利用。
2.3 減排CO2、循環(huán)利用廢水的輕鈣系列產(chǎn)品和氫氧化鈣產(chǎn)品
循環(huán)經(jīng)濟和低碳經(jīng)濟是大型碳酸鈣礦山資源充分綜合利用的核心思想。該項目計劃年生產(chǎn)17 萬(wàn)t輕鈣系列產(chǎn)品（含普通輕鈣10 萬(wàn)t/a、活性輕鈣5 萬(wàn)t/a和納米碳酸鈣2 萬(wàn)t/a），這樣既豐富了產(chǎn)品結構，又提高了產(chǎn)品的附加值， 更重要的是利用輕鈣系列產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程吸收了部分石灰窯氣中的CO2， 達到了減排CO2的目的。
輕鈣系列產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的大量堿性廢水，可用作石灰窯酸性窯氣（含SO2）的除塵劑和脫硫劑。由于輕鈣生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的廢水有了穩定的去向， 這樣既有利于提高輕鈣產(chǎn)品質(zhì)量，又有利于節約窯氣除塵和脫硫成本。因此，輕鈣系列產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程不僅有效地減排了CO2，其工業(yè)廢水也實(shí)現了循環(huán)利用。
本項目中氫氧化鈣采用二級干法消化生產(chǎn)工藝，耗水較少，對水質(zhì)要求不高，可利用循環(huán)水，技術(shù)簡(jiǎn)單，附加值較高，而且包裝、儲存、運輸方便?？傊?，輕鈣系列產(chǎn)品、氫氧化鈣等4 個(gè)產(chǎn)品都是以豎窯化工石灰為原料，實(shí)現資源共享；各自產(chǎn)能可以根據市場(chǎng)需求變化進(jìn)行靈活調節， 而總產(chǎn)能可保持穩定，使公司效益實(shí)現最大化。
2.4 充分綜合利用石灰石資源和白云石資源
該項目中石灰石是優(yōu)質(zhì)的高鈣、低鎂石灰石。經(jīng)粗破和篩分后得到了塊度分別為6~12、3~6 cm 和小于3cm這3 種塊度的礦石， 分別用于豎窯煅燒原料、雙膛窯煅燒原料和重鈣粉研磨原料。避免了單一的傳統豎窯中石灰石塊度相差懸殊造成的過(guò)燒和輕燒并存的局面， 避免了單一雙膛窯或回轉窯對石灰石資源的利用率不高或過(guò)度破碎等弊端。
重鈣粉項目則是對細粒石灰石資源進(jìn)行了充分綜合利用。該項目中白云石是優(yōu)質(zhì)的低鐵、低硅白云石。首先進(jìn)行破碎，得到的3~6cm的中塊白云石料用于豎窯煅燒，生產(chǎn)輕燒白云石灰用于煉鋼工業(yè)；而小于3cm的白云石細粒則進(jìn)一步粉碎， 得到122~180 μm的低鐵白云石微粉，用于顯像管、太陽(yáng)能玻璃等特種玻璃行業(yè)，實(shí)現了對白云石資源的充分利用。
2.5 廢物利用的頁(yè)巖琉璃瓦
該項目中開(kāi)采的頁(yè)巖本是石灰石開(kāi)采過(guò)程的“廢料”， 通常用于路基填料。將頁(yè)巖用于生產(chǎn)琉璃瓦，實(shí)現了“變廢為寶”，并且制坯過(guò)程中用水是石灰窯氣凈化后循環(huán)水，降低了生產(chǎn)成本?？梢?jiàn)，本項目礦山全身是寶，礦山開(kāi)采中的3 種礦物石灰石、白云石和頁(yè)巖都得到了充分利用， 該項目不設置固體廢料堆場(chǎng)。
2.6 水循環(huán)梯級利用核心工藝
水循環(huán)梯級利用核心工藝圖見(jiàn)圖2。圖2 中， 清潔水從輕鈣系列產(chǎn)品的工藝用水→一級循環(huán)（輕鈣）→窯氣凈化→二級循環(huán)（窯氣凈化）→氫氧化鈣和琉璃瓦制坯工藝用水，除了生活用水、干燥蒸發(fā)、洗氣蒸發(fā)、產(chǎn)品帶走等造成水分流失之外， 經(jīng)過(guò)梯級循環(huán)工藝后幾乎所有的工業(yè)廢水都實(shí)現了循環(huán)使用。
廢水處理過(guò)程產(chǎn)生的殘渣主要成分是硫酸鈣，可就近外賣(mài)給水泥廠(chǎng)； 輕鈣系列產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的堿性廢渣可用作建材，該項目所有工業(yè)固體廢渣都實(shí)現了有效利用?？梢?jiàn)， 該項目中除了廢氣低碳、低成本排放之外，沒(méi)有任何工業(yè)廢水、工業(yè)廢渣排放，較好地實(shí)現了清潔生產(chǎn)、變廢為寶，真正實(shí)現了礦物資源綜合利用及循環(huán)經(jīng)濟。
圖2 水循環(huán)梯級利用核心工藝圖3 結論
1）大型碳酸鈣礦山的核心工藝需要開(kāi)發(fā)不同等級的多種鈣化工系列產(chǎn)品， 各產(chǎn)品產(chǎn)能的設置要遵循“金字塔”的原則；設置的各產(chǎn)品間可互相補充、靈活調節，才能提高市場(chǎng)適應性和抗風(fēng)險能力，才能實(shí)現企業(yè)經(jīng)濟效益最大化。
2）大型碳酸鈣礦山核心工藝之一是需要同時(shí)建設雙膛窯或回轉窯等高端石灰窯和節能環(huán)保豎窯，以分別生產(chǎn)高活性的冶金石灰和中等活性的化工石灰，以分別適應于鋼鐵冶金和化工生產(chǎn)的需要。兩類(lèi)窯可優(yōu)勢互補、揚長(cháng)避短，做到原料綜合利用、燃煤粗細合理利用。
3）大型碳酸鈣礦山核心工藝之二是冶金石灰與化工石灰的聯(lián)合生產(chǎn)工藝和廢水梯級循環(huán)工藝，使石灰窯氣實(shí)現低碳、低成本和達標排放，并且使輕鈣生產(chǎn)中的工業(yè)廢水得到循環(huán)利用。
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