中國(guó)粉體網(wǎng)訊 作為廣大制造業(yè)不可或缺的關(guān)鍵和基礎(chǔ)，石灰產(chǎn)業(yè)和精加工技術(shù)正面臨著巨大挑戰(zhàn)。諸如：碳減排、循環(huán)發(fā)展、節(jié)能降耗以及大型設(shè)備升級(jí)等等。石灰是由石灰石經(jīng)高溫煅燒而成，屬于能源和碳排放密集型產(chǎn)業(yè)，石灰行業(yè)碳排放兼具能源碳排放和工業(yè)過(guò)程碳排放的特殊性，其中工業(yè)過(guò)程（石灰石分解）碳排放占總排放量的三分之二以上。

據(jù)了解，2020年全球石灰產(chǎn)量約4.2億噸，為推動(dòng)石灰行業(yè)節(jié)能降耗、綠色、可持續(xù)發(fā)展，部分國(guó)家和地區(qū)發(fā)布了石灰行業(yè)氣候中和路線(xiàn)圖。例如，歐洲石灰行業(yè)預(yù)計(jì)到2030年和2050年，燃料燃燒排放強(qiáng)度降低約8%和16%；德國(guó)計(jì)劃在2050年前完成石灰行業(yè)轉(zhuǎn)型等。諸多大型石灰跨國(guó)公司也在積極開(kāi)發(fā)替代燃料，如廢棄物燃料、氫能、生物質(zhì)燃料等，目前替代燃料使用比例超20%，大幅減少能源燃燒過(guò)程碳排放。同時(shí)，這些公司在碳捕獲與利用（CCU/CCUS）、生態(tài)固碳等方面也進(jìn)行了積極的嘗試與努力。

石灰石礦

1德國(guó)石灰技術(shù)研究進(jìn)展

（1）氣候保護(hù)和二氧化碳減排

在世界范圍內(nèi)，石灰行業(yè)中CO₂分離和還原技術(shù)的研究都是重點(diǎn)和前沿工作。2020年~2022年，德國(guó)石灰工業(yè)聯(lián)合會(huì)（BVK）聯(lián)合德國(guó)工業(yè)研究協(xié)會(huì)（AiF）， 開(kāi)展了“用于捕獲CO₂的石灰基固態(tài)反應(yīng)堆”相關(guān)研究，并在2022年下半年投入使用。

石灰和水泥行業(yè)約占全球二氧化碳排放量的5%，大約一半的CO₂來(lái)自產(chǎn)物本身，研究?jī)r(jià)值巨大。反應(yīng)堆循環(huán)（儲(chǔ)能）原理方面，CaCO₃在高溫下吸收熱量，被分解為CaO和CO₂，煅燒釋放的CO₂經(jīng)壓縮后儲(chǔ)存，CaO在常溫常壓下儲(chǔ)存，此為儲(chǔ)能過(guò)程。當(dāng)需要能量時(shí)，將CaO和CO₂在碳酸化反應(yīng)器中進(jìn)行放熱的碳酸化反應(yīng)，將儲(chǔ)存的能量以熱能形式釋放出來(lái)，此為熱能釋放過(guò)程。在初步測(cè)試中，反應(yīng)堆進(jìn)行了250次有效循環(huán)，工廠減少近三分之一的二氧化碳排放量。

實(shí)驗(yàn)性固態(tài)反應(yīng)堆與概念模型

德國(guó)石灰工業(yè)聯(lián)合會(huì)主席凱·舍費(fèi)爾博士說(shuō)：“最遲到2050年，我們將能夠在所有工廠生產(chǎn)我們的石灰產(chǎn)品，而不會(huì)排放二氧化碳，即碳中和。”

（2）循環(huán)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境保護(hù)

循環(huán)經(jīng)濟(jì)意義上的環(huán)保過(guò)程研究是BVK的另一個(gè)研究重點(diǎn)。其重點(diǎn)是保護(hù)資源和使用石灰回收重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如磷脂（P）或氮（N）。L'AmmoRE項(xiàng)目，通過(guò)石灰使用從沼氣廠的發(fā)酵產(chǎn)物中以氨水的形式回收氨。Re-BioP循環(huán)項(xiàng)目，用石灰通過(guò)在流化床反應(yīng)器中耦合Bio-P分解和結(jié)晶/造粒（Re-BioP循環(huán)）從城市污水處理廠回收磷，作為合格的植物肥料。

（3）優(yōu)化石灰煅燒工藝

為了進(jìn)一步改善煅燒石灰的工藝并降低能耗，BVK對(duì)廣泛使用的爐型GGR爐，豎爐和混合燒制普通豎爐進(jìn)行建模和模擬，進(jìn)一步提高石灰窯的效率。項(xiàng)目模擬燃料類(lèi)型和粒度分布對(duì)煅燒石灰質(zhì)量的影響，減少一氧化碳排放（高達(dá)6%），從而減少能源消耗。對(duì)中小企業(yè)的好處在于，工藝控制更精準(zhǔn)，可以確定核心溫度和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)；燃料可選擇性更廣泛，可根據(jù)煤的來(lái)源和粒度分布來(lái)搭配燃料混合物；同時(shí)降低能耗，提高利用率。

2德國(guó)石灰精加工（煅燒）窯爐

石灰石和白云石在加熱時(shí)會(huì)改變其化學(xué)成分，在900~1200°C的溫度下，石灰石轉(zhuǎn)化為氣態(tài)二氧化碳和氧化鈣。因此，一個(gè)好的石灰燃燒器的任務(wù)是盡可能多地從石頭中排出天然二氧化碳-灰色，讓沉重的石灰石變成雪白的石灰。

目前，德國(guó)石灰窯主要是豎窯和回轉(zhuǎn)窯兩大類(lèi)。

（1）豎窯

豎窯可以燃燒直徑至少為20mm至175mm的石材。一些豎窯可以使用天然氣，液體和固體燃料。此類(lèi)豎窯傾向于產(chǎn)生中等反應(yīng)性的生石灰，可用于制造鋼鐵和加氣混凝土塊以及熟石灰。

（2）回轉(zhuǎn)窯

回轉(zhuǎn)窯由一個(gè)旋轉(zhuǎn)圓筒組成，該圓筒與水平方向傾斜3至4度。石灰石，白堊或白云石被送入上部“后端”，燃料和燃燒空氣被噴射到下部“前端”。這種類(lèi)型的窯通常用15毫米至40毫米不等的塊狀燃料，煤，石油焦等，或天然氣和廢物衍生燃料。回轉(zhuǎn)窯用于生產(chǎn)白云石灰和更高純度的生石灰，制造低碳鋼，玻璃纖維和醫(yī)療保健產(chǎn)品。

結(jié)語(yǔ)

德國(guó)石灰工業(yè)聯(lián)邦協(xié)會(huì)，有100多家會(huì)員單位，幾乎100%代表了德國(guó)所有石灰生產(chǎn)商，協(xié)會(huì)將自己視為公眾，商業(yè)和科學(xué)的合作伙伴。

信息來(lái)源：德國(guó)石灰工業(yè)聯(lián)合會(huì)、粉體網(wǎng)等

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/昧光）

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