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一文了解轻质碳酸钙精细加工技术与装备

   2024-05-08 碳酸钙研究院2020
核心提示:在轻质碳酸钙生产过程中,石灰石煅烧是产品质量和节能降耗的关键环节,不仅关系到生石灰生产工序的能耗指标,同时也影响着整个工艺过程能耗中心。

轻质碳酸钙是以石灰石为原料,经煅烧生成石灰(氧化钙)和二氧化碳,加水消化生成石灰乳(氢氧化钙),然后再通入二氧化碳生成碳酸钙沉淀,最后经脱水、干燥粉碎制得。

1、轻质碳酸钙生产技术与装备

工业上一般采用碳化法生产轻质碳酸钙,碳化法中的碳化反应体系是一个气-液-固三相体系,主要包括以下几个工段:

煅烧:石灰与煤按一定比例混合均匀后经混料竖窑煅烧,产生氧化钙、二氧化碳;

消化:煅烧石灰除渣后进入消化池与水进行消化反应生成石灰乳,并进行精制;

碳化:石灰乳精制后在一定温度和浓度下与窑气进行碳化反应;

脱水、干燥、分级:压滤机脱水、干燥、粉碎分级和包装。

(1)煅烧

在轻质碳酸钙生产过程中,石灰石煅烧是产品质量和节能降耗的关键环节,不仅关系到生石灰生产工序的能耗指标,同时也影响着整个工艺过程能耗中心。目前,国内石灰石的煅烧采用混料式立窑的企业占了绝大部分,比较先进的企业采用了机械化程度较高,结构比较完善的钢壳立窑,相当多的企业仍采用砖混结构的立窑。也有少数企业采用了更加先进的气烧立窑和由国外引进的单管及双管并流蓄热立窑。

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新型立窑:以气体燃料或液体燃料代替煤、焦煅烧石灰石。改混料式为直烧式、并流蓄热式、磁筒式等煅烧立窑。经国内外石灰工业实践证明,用气、液燃料煅烧立窑,无论在经济上、技术上、产品质量上、工人操作环境及劳动强度等方面均具有优越性。

回转窑:以气体或液体为燃料采用回转窑煅烧石灰石,连续生产,石灰石粒度为5~10mm,煅烧温度降到800~1100℃,生产的石灰具有活性高、不被污染、易消化、除渣量小等诸多优点,国外已成功地用于轻质碳酸钙生产。

悬浮煅烧炉:该设备的特点为燃烧、传热、分解反应在同一空间内完成;无焰燃烧、闪速传热,气固相温度瞬间趋于一致;系统封闭、负压操作、安全卫生;可实现微机控制,自控水平高,产品质量稳定,无污染等。该设备在水泥工业的生产中已有成熟技术及设备。

旋流动态煅烧炉:该设备将被煅烧物料与加热后的高温气体混合后在流动中完成瞬间煅烧工艺过程。具有温度可调、连续操作、炉内气固温度分布均匀、传热速率快、物料内外温差小、综合能耗低、系统密闭操作、物料及环境无污染、调整方便可实现自动化操作等特点,在国内正在推广,已有煅烧高岭土等成功经验。

间接加热活性石灰煅烧炉:该炉以烟煤为燃料,采用间接加热煅烧石灰石,当石灰石符合ZDB6001-85所规定的特级质量要求时,产品石灰活性度达到330~360度(mL)。该炉煅烧石灰石生产的活性石灰不受煤燃烧的烟气中硫及其它有害元素、灰尘等污染,活性高且不增碳。煅烧过程中生成的CO2气体不与烟气接触混合,纯度高可以回收利用。

(2)碳化

碳化反应是碳酸钙生产工序中非常重要的环节,而碳化塔结构的不同,造成了反应物二氧化碳气体和氢氧化钙乳液的体积、流速、接触面积、接触速度的不同,这些变量则直接影响了碳酸钙晶体的质量和品质。

目前,常用的碳化塔主要有鼓泡碳化塔、间歇式搅拌碳化塔、喷雾碳化塔和超重力碳化装置等。在碳化过程中,轻质碳酸钙颗粒的形貌及尺寸不仅会受晶形控制剂的影响,还会受碳化温度、氢氧化钙浓度、反应搅拌速度、CO2通气量等碳化工艺条件的影响。

(3)干燥

在轻质碳酸钙生产过程中,干燥是主要的耗能单元之一,同时也是影响产品最终质量的重要工序,如黑点等杂质含量、pH值高低、沉降体积等。因此,选择能耗低、产能高、绿色环保的干燥设备就显得尤为关键和迫切。

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轻质碳酸钙企业常用的干燥设备有滚筒干燥机、旋转列管式干燥机、网带式干燥机、盘式干燥机、桨叶干燥机和旋转闪蒸干燥等。

当然,也有一些企业采用二级组合的方式进行轻质碳酸钙干燥。例如:四川某公司采用旋转闪蒸干燥+空心桨叶干燥工艺,先利用旋转闪蒸干燥速率快、对产品有粉碎作用的特点,将含水率为35%的轻质碳酸钙滤饼干燥至水分约8%,然后再进入空心桨叶干燥器,将产品水分干燥至0.2%以下。

2、轻质碳酸钙表面改性技术

碳酸钙的分散、改性效果的好坏,直接影响到其使用价值和应用领域。轻质碳酸钙的分散、改性技术作为碳酸钙行业发展的关键技术,其地位甚至超过了碳酸钙本身的生产过程。

轻质碳酸钙表面改性主要有湿法改性和干法改性。湿法活化是将活化剂加入到溶剂中(如水中),将碳酸钙在其中进行搅拌使其表面包覆,最后再进行干燥,这一般在轻质碳酸钙或者纳米碳酸钙生产企业中完成。常用表面改性剂有硬脂酸(盐)、磷酸盐和缩合磷酸、季胺盐类表面活性剂等。

干法改性是把碳酸钙粉末放入改性机,再投入表面改性剂,借助混合机作用和一定的温度使改性剂均匀的吸附于碳酸钙粒子的表面,达到改性效果。


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