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碳酸钙生产工艺流程(碳化法生产超细碳酸钙)

碳酸钙生产工艺流程(碳化法生产超细碳酸钙) 超细碳酸钙生产方法简介

近年英国、西班牙、日本等国的碳酸钙生产商纷纷看好我国市场,在广东、江苏、安徽、浙江等省相继建起一些年产2~5万t超细碳酸钙的独资或合资企业,目前英国瓷土公司已在安徽建设了2万t/a的造纸用超细碳酸钙生产厂,并准备在宁波再建1套5万t/a的生产装置。我国碳酸钙市场对国外公司的吸引力由此可见一斑,同时也显示了超细碳酸钙在我国有着广阔的发展前景。我国对纳米级超细活性碳酸钙的需求量预计每年以15%的增长率增长。我国塑料、油墨、特殊纸制品、轿车漆及橡胶几个主要行业对纳米碳酸钙有较大的需求量,到2005年预计将增加到8万t以上。

根据碳化工艺的不同,我国超细钙的生产方法可分为间歇鼓泡碳化、连续鼓泡碳化、连续喷雾碳化和超重力反应结晶四种类型。

(1)间歇鼓泡碳化法

根据碳化塔内是否有搅拌装置,这种方法可分为普通间歇鼓泡碳化法和搅拌间歇鼓泡碳化法。该方法是将精制的氢氧化钙悬浮液和适当的添加剂加入到一个带有锥底的圆柱形碳化塔中,然后从塔底引入二氧化碳碳化的终点,得到所需的碳酸钙产品。在反应过程中,需要严格控制碳化温度、二氧化碳流量、石灰乳浓度、搅拌速度等反应条件,并添加适当的添加剂。这种方法投资少,操作简单,但生产不连续,自动化程度低,产品质量不稳定,主要表现为产品晶型不易控制,粒度分布不均匀,不同批次产品重现性差。目前,国内大部分厂家都采用这种方法生产轻质碳酸钙。为了提高不同批次产品的稳定性,生产超细碳酸钙必须严格控制反应工艺参数。

(2)连续鼓泡碳化法

连续鼓泡碳化一般采用两级或三级串联碳化工艺,即精制石灰乳在第一级碳化塔中部分碳化或得到反应混合物,然后在料浆槽中加入适当的添加剂,再在第二级碳化塔中碳化,得到最终产品。在该方法中,碳化过程分步进行,阶段间进行表面活性处理,碳化温度可通过制冷控制。因此,通过对晶型的成核、生长过程和表面处理进行分段控制,可以获得更好的晶型、更小的粒径和粒径分布。目前国内一些碳酸钙生产厂家可以严格控制石灰乳的浓度、碳化温度、添加剂的种类和比例等。根据用户需要生产所需晶体形状和粒度的产品。

(3)连续喷雾碳化法

连续喷雾碳化一般采用三级串联碳化工艺。精制石灰乳从一级碳化塔顶部喷成0.01-0.1毫米的液滴,从塔底通入二氧化碳,两者逆流接触进行碳化反应。反应混合物从塔底流出,进入料浆槽,经适当的分散剂处理后,喷入二级碳化塔继续碳化,再经表面活性处理后喷入三级碳化塔碳化制得最终产品。产品的粒径可达40-80纳米。该方法由河北科技大学申请专利,其技术理念无疑是先进的。液体作为气液传质反应的分散相,大大增加了气液接触面积,在反应初期容易形成大量晶核,在较高温度下可以生成超细钙。但由于该工艺投资高、技术复杂、操作困难,主要问题是喷嘴雾化问题难以解决,因为为了提高喷嘴的雾化效果,需要减小喷嘴孔径,容易造成堵塞。

(4)超重力反应结晶法

超重力反应结晶是湘潭大学和北京化工大学分别于1986年和1989年研究开发的一项新技术。该技术的特点是以强化气液传质过程为基本出发点,其核心在于碳化反应在超重力离心反应器(旋转螺旋或填充床反应器)中进行,利用填充床高速旋转产生的几十到几百倍的重力加速度,获得超重力场的环境。通过CO2和Ca(OH)2悬浮液在超重力专用设备中的逆流接触,大大强化了相间传质和微观混合,为CaCO3均匀快速成核创造了理想环境。在超重力场中,各种传递过程大大强化,相界面迅速更新,体积传质系数可提高到正常重力填充床的10-1000倍,从而大大提高Ca(OH)2的溶解速率和CO2的吸收速率,提高体系中Ca2+和CO32-的浓度,改善过饱和度。同时可以加入适当的分散剂来控制晶体生长,最终得到平均粒径为15-30纳米的纳米碳酸钙。该方法粒度分布均匀,不同批次产品重现性好,碳化反应时间仅为传统方法的1/4-1/10,达到国际先进水平。目前,该工艺生产的3000吨/年纳米碳酸钙已在广东广平化工有限公司和内蒙古孟茜高新材料公司实现产业化。据悉,山西蓝花华明纳米材料有限公司已建成3万吨/年纳米超细碳酸钙生产基地,专业生产橡胶、高档造纸油墨、涂料用超细碳酸钙产品。

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