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活性重质碳酸钙湿法生产工艺及技术要点

   2023-11-23 碳酸钙研究院4990
核心提示:干燥系统是整个超细粉体工艺的关键部分,并且是最复杂的工艺。因为在干燥工艺处,实际包含了干燥、粉碎、改性、分级等多个流程的综合。
        重质碳酸钙是一种重要的无机填料,如果其粒度达到2500目或是5000目,则其在塑料中的应用效果便会有着突破性的进展。
近年来,随着湿法研磨工艺和表面改性技术的发展,我们已成功解决了超细碳酸钙的团聚等问题,使改性超细碳酸钙在聚氯乙烯波纹管中的用量得到了极大提高,在保证产品性能的同时,使企业成本大幅度降低。
湿法生产活性重质碳酸钙工艺流程

1、原料要求

该工艺的原料为325目普通钙粉,指标要求如下表。原料矿粉的验收指标必须合格,否则不但成品浆料的细度、粘度达不到设计标准,如果二氧化硅含量过高还会导致设备过快的磨损,缩短设备的使用寿命,而且会对产品的白度和在塑料工业里的应用产生极大的影响。

表1 325目普通钙粉验收指标

项目

指标

CaCO3/%

≥98

Fe2O3/%

≤0.05

MgO/%

≤0.8

SiO2/%

≤0.1

硬度

≤0.3

细度(目)

≥325

2、自动配浆系统
原料矿粉与水按一定比例配成浆液在搅拌桶内搅拌,为防止矿粉沉淀,搅拌桶需配置搅拌桨叶,不停地搅拌。配置浆液过程中,按比例添加分散剂,以便矿粉能充分与水混合。
配成的浆料浓度有严格规定,浓度低,磨浆无法达到合格粒度;浓度过高,流动性差,粘度大,磨机进浆困难,负荷过重。
正常数据如下:浆料浓度184~189g/100cm3、分散剂用量6.0~7.0kg/t(干粉)。
3、磨浆系统
普通的重钙粉,通过雷蒙磨来进行生产加工,雷蒙磨用于碳酸钙的粉碎加工,产品细度一般在325~600目之间。如果生产更细的粉料,则设备的承受能力和经济两方面都不允许,因此湿法研磨技术应运而生。
立式搅拌研磨机作为湿法粉磨设备,采用浆体进料,珠状介质研磨,不仅解决了干法粉尘大、粒度不稳定等问题,而且解决了粒度达到一定细度产生的聚集、粘糊介质,不易出料等问题。采用的耐磨介质材料,解决了研磨体级配的稳定性与磨耗的矛盾,从而满足了超细粉磨的要求。
通过砂浆泵将配置好的浆料输送给搅拌磨机,搅拌磨机通过所需产品的粒度参数设定生产参数。

表2 立式搅拌研磨机产量

产品

名称

串联设备

(台数/条)

需要生产

线(条)

产量

t/h

生产时间

h/a

年产量

/万吨

D-60

1

1

6.0

7200

4.38

 

表3 研磨介质的参数

项目

指标

介质球名称

复合氧化锆球

莫氏硬度

≥8

密度g/cm3

3.2

规格/mm

1.2-2.5

需求量t/台

5

 

按照正常D-60产品的参数生产,搅拌研磨机的电流、进浆量、冷却水的温度按照相应的数据设置。

表4 成品浆料的合格指标

项目

D-60

固含量/%

74±1

粒径(2μm,%)

60±1

粘度(CPS)

≤150

pH值

8-10

10μm筛余物(×10-6

≤100

 

4、烘干系统
烘干设备采用的是旋转闪蒸干燥机,由直燃式燃烧炉提供热量。整个干燥、出料系统是个负压系统,成品浆料由砂浆泵输送给干燥机,通过干燥机内的高温烘干与机械粉碎,同时表面改性也在烘干机内同时完成,改性药剂由一个自动加药装置(螺杆挤出机)与浆料同步加入烘干机内。
在高温的情况下,药剂迅速雾化,并与迅速干燥并粉碎的粉体结合,包覆在粉体表面,形成改性粉体。
同时,由罗茨风机提供的巨大抽吸风量迅速将粉体带走,通过分级设备进入螺旋出料处。在螺旋出料处,粉尘则由布袋收尘器收走,正常产品则经由输送设备运往成品料库。
干燥系统是整个超细粉体工艺的关键部分,并且是最复杂的工艺。因为在干燥工艺处,实际包含了干燥、粉碎、改性、分级等多个流程的综合。
(1)干燥的热量有直燃式燃烧炉供给,整个热量的供应由炉温控制。过高,炉子承受不了,使用寿命缩短;过低,不能提供足够的热量,同时有煤灰产生。经过试验,炉温控制在1000±100℃时,既能保证热量的供应也不会产生煤灰杂质。
(2)改性工艺的改性药剂的添加量由技术部门事先计算好,并且开机前要在螺旋挤出机上试验,保证加入量的准确性。因为干燥的产量是由温度控制,所以每时每刻的产量并不是恒定的,所以要求药剂的加入量要随着产量的改变进行调整,这样才能保证产品活化的稳定性。此处工艺要求,工厂化验室定时进行抽检样品。
(3)分级过程是在干燥机的内部完成的,分级设备在干燥设备出料处,由于粉体由风送系统带动,出料时必经过分级设备。所以粒径大或团聚的物料不能通过分级设备,并由此返回干燥机内继续粉碎。
整个干燥系统的各个工艺参数要配合好,尤其是药剂的添加量(影响产品的活化度)、干燥机的出口温度(影响产品的水分)、炉子的温度(是否有杂质),并且要结合现场的实际情况。
5、产品指标
经过上面工序后,出来的产品就是最终的产品。生产D-60型超细粉体是个复杂的过程,但如果控制的好,质量非常完美。

表5 D-60产品检验指标

项目

范围

结果

白度

≥91.0

91.5

水分(%)

≤0.30

0.13

烧失量(%)

≥1.00

0.95

粒径分布(≤2μm,%)

≥60

61.3

D50(μm)

1.5-2.0

1.8

+45μm残余物(×10-6

≤2000

1530

活化率/%

95%≥

-







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