納米碳酸鈣的生產(chǎn)方法

碳酸鈣分子式為CaCO₃（calciumcarbonate），分子量：100.09，白色、無(wú)毒、無(wú)刺激性、無(wú)臭、無(wú)味；硬度不高，為莫氏3度；干燥、不含結(jié)晶水；與酸反應(yīng)時(shí)放出CO₂，并形成可溶性鹽類；加熱到800~900℃時(shí)分解，并放出CO₂，生成CaO；碳酸鈣在550℃以下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。

碳酸鈣是重要的無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于造紙、塑料、橡膠、涂料、建材、日用化工、油墨、牙膏、膠黏劑、密封材料等領(lǐng)域。以石灰石為原料經(jīng)煅燒、消化、碳酸化、分離、干燥分級(jí)制取的產(chǎn)品稱輕質(zhì)碳酸鈣，通常以PCC表示。輕質(zhì)碳酸鈣（PCC）按粒徑大小分類為：

微粒：＞5μm，微粉：1~5μm

微細(xì)：0.1~μm納米級(jí)碳酸鈣

超細(xì)：0.02~0.1μm0.1~100nm

活性碳酸鈣符合HG/T2567-94化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量要求；

工業(yè)超細(xì)級(jí)活性碳酸鈣符合HG/T2776-1996化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量要求；

注：納米級(jí)碳酸鈣目前國(guó)家尚無(wú)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，參照超細(xì)碳酸鈣標(biāo)準(zhǔn)，平均粒徑＜30 nm。

1石灰消化碳化法

生產(chǎn)工藝流程

碳酸鈣生產(chǎn)工藝流程圖

碳酸鈣生產(chǎn)工藝流程見(jiàn)碳酸鈣生產(chǎn)工藝流程示意圖。

各生產(chǎn)工段的化學(xué)反應(yīng)

（1） 石灰石煅燒：CaCO₃^煅燒CaO＋CO₂

（2） 石灰石消化：CaO＋H₂O^消化Ca（OH）₂（放熱）

（3）碳化：Ca（OH）₂＋CO₂^碳化CaCO₃ ＋H₂O

碳酸鈣生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)述

本項(xiàng)目選用鼓泡碳化法，其生產(chǎn)工藝流程祥見(jiàn)： 和工藝流程框圖。

石灰的消化工段

石灰石通過(guò)料倉(cāng)均勻加料至化灰機(jī)，同時(shí)從進(jìn)料口加入5~7倍的水進(jìn)行消化，使氧化鈣與水充分接觸生成氫氧化鈣漿液，經(jīng)旋液分離、振動(dòng)篩分離出殘?jiān)?，通過(guò)漿液泵經(jīng)管道輸送至精漿池，三種產(chǎn)品漿液分別控制不同的溫度和濃度。一般情況下，輕質(zhì)活性鈣、超細(xì)、納米級(jí)鈣漿液的濃度分別為16~20、8~10、＜6波美度（Be），溫度在60℃左右，漿液經(jīng)一定時(shí)間的陳化后，即可送如下一道工序。

碳化工段

碳化工段是生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣系列產(chǎn)品的關(guān)鍵工段。

輕質(zhì)活性鈣采用鼓泡碳化。精漿池中的氫氧化鈣乳濁液用泵從碳化塔的頂部加入，用空壓機(jī)把經(jīng)凈化的窯氣（CO₂）從塔底鼓入。塔內(nèi)精漿液和窯氣在鼓泡狀態(tài)下反應(yīng)。通過(guò)加助劑和控制氣壓、溫度等來(lái)控制反應(yīng)，反應(yīng)終點(diǎn)即可出料。

超細(xì)及納米級(jí)碳酸鈣的碳化采用攪拌加鼓泡的碳化的方法。該法的主要特點(diǎn)是在碳化內(nèi)控制氫氧化鈣乳濁液的溫度、攪拌的轉(zhuǎn)速、窯氣的濃度和流量等工藝因素，有效的控制晶核的形成速率。當(dāng)晶核的形成控制變?yōu)榫w的生長(zhǎng)過(guò)程時(shí)，加入各種不同的晶形控制劑，控制晶面的生長(zhǎng)速率，以獲得各種不同的晶形和大小的超細(xì)、納米級(jí)碳酸鈣。在一般情況下，超細(xì)鈣的控制溫度在25℃以下，納米級(jí)碳酸鈣控制在16℃以下，出碳化塔前的漿液需經(jīng)檢驗(yàn)合格后出塔。從碳化塔出來(lái)的碳酸鈣乳濁液在稠漿池內(nèi)存放一定時(shí)間進(jìn)行陳化到下一工段。

活化工段

超細(xì)及納米級(jí)碳酸鈣的活化采用濕法提溫?cái)嚢璧姆椒?。將碳化工段出?lái)在稠漿池內(nèi)存放一定時(shí)間進(jìn)行陳化的碳酸鈣乳濁液經(jīng)過(guò)泵加入活化罐內(nèi)，用230℃的導(dǎo)熱油把碳酸鈣乳濁液加熱到90℃以上；活化劑經(jīng)皂化后送入計(jì)量槽，按工藝要求加入活化罐內(nèi)進(jìn)行濕法活化處理30~50分鐘后，碳酸鈣乳濁液經(jīng)一定時(shí)間的陳化后到下一工段

活性碳酸鈣及納米碳酸鈣活化條件的控制

1、比重的測(cè)定

2、熟漿或生漿碳酸鈣含量的測(cè)定

3、硬脂酸及堿量的確定

4、硬脂酸鈉的配制及活化條件的選擇

定量的水升溫到60℃，加一定量的片堿溶解，再加入一定量的硬脂酸在攪拌的條件下進(jìn)行溶解?？刂苹罨瘻囟?/p>

5、活化度的測(cè)定

濕法活化罐：本設(shè)備適用于化工生產(chǎn)中的無(wú)腐蝕或弱腐蝕性介質(zhì)的液液及固液反應(yīng)過(guò)程。對(duì)于碳酸鈣生產(chǎn)過(guò)程，是理想的輕質(zhì)碳酸鈣和超細(xì)碳酸鈣的表面活化設(shè)備。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：本設(shè)備由罐體、換熱裝置和攪拌系統(tǒng)組成，換熱裝置內(nèi)可充通熱水、蒸汽、高溫導(dǎo)熱油或冷卻水、冷卻液，以滿足釜內(nèi)物質(zhì)反應(yīng)過(guò)程中的加熱、保溫、冷卻的要求。攪拌系統(tǒng)采用開(kāi)式渦輪加擋板結(jié)構(gòu)，以保證對(duì)物質(zhì)的足夠的攪拌強(qiáng)度，攪拌器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用帶雙支點(diǎn)機(jī)架的星形擺線減速機(jī)，從而保證了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)可靠。

技術(shù)參數(shù)

脫水工段

從上一工段來(lái)的碳酸鈣乳濁液經(jīng)泵送到脫水設(shè)備。輕質(zhì)活性鈣用上懸式離心機(jī)進(jìn)行脫水作業(yè)，濾餅的含濕量為30%（濕基）以下。超細(xì)和納米級(jí)鈣用隔膜板框壓濾機(jī)進(jìn)行脫水作業(yè)，濾餅的含濕量為50%（濕基）以下。濾餅用皮帶輸送機(jī)輸送到下一工段。

干燥、分級(jí)包裝工段

碳酸鈣的干燥采用連續(xù)、節(jié)能、占地面積小、生產(chǎn)能力大、產(chǎn)品質(zhì)量均勻、勞動(dòng)條件好的設(shè)備。輕質(zhì)活性鈣采用導(dǎo)熱油加熱的盤(pán)式連續(xù)干燥裝置。超細(xì)和納米級(jí)鈣采用導(dǎo)熱油加熱的漿葉干燥+盤(pán)式連續(xù)干燥裝置。輕質(zhì)活性碳酸鈣的分級(jí)包裝采用氣流篩粉后，粒徑合格的產(chǎn)品稱重后包裝。超細(xì)和納米級(jí)鈣的分級(jí)包裝采用超細(xì)粉碎后分級(jí)包裝。產(chǎn)品入庫(kù)。

附工藝圖

輕質(zhì)、濕法活性碳酸鈣的兩用干燥裝置

１、干燥系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備為盤(pán)式連續(xù)干燥器，輔助設(shè)備較少，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。

２、干燥器為傳導(dǎo)型干燥器，其熱效率高降低了加工成本，增加了企業(yè)利潤(rùn)。

３、操作環(huán)境好。干燥系統(tǒng)采用密閉操作，因此干燥的粉狀物料不會(huì)在空氣中擴(kuò)散，從而杜絕了粉塵對(duì)環(huán)境和現(xiàn)場(chǎng)人員的污染。

納米碳酸鈣的干燥

1帶式干燥

2旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥

3盤(pán)式干燥

4烘干房

5雙槳葉干燥加盤(pán)式干燥

6雙槳葉干燥加旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥

其中第1,3種綜合效果好

空心雙槳葉干燥機(jī)：對(duì)納米碳酸鈣膏狀物料間接加熱可完成預(yù)干燥操作。該設(shè)備間接傳導(dǎo)加熱，沒(méi)有攜帶空氣帶走熱量，熱量均用來(lái)加熱物料。設(shè)備中特殊的楔型攪拌傳熱漿葉，具有較高的傳熱效率和傳熱面自清潔功能，單位有效容積內(nèi)傳熱面積很大。熱介質(zhì)可以是水蒸汽，導(dǎo)熱油等。

盤(pán)式干燥器：預(yù)干燥后的濕物料自加料器連續(xù)地加到干燥器上部第一層干燥盤(pán)上，帶有耙葉的耙臂作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使耙葉連續(xù)地翻抄物料。物料沿指數(shù)螺旋線流過(guò)干燥盤(pán)表面，在小干燥盤(pán)上的物料被移送到外緣，并在外緣落到下方的大干燥盤(pán)外緣，在大干燥盤(pán)上物料向里移動(dòng)并從中間落料口落入下一層小干燥盤(pán)中。大小干燥盤(pán)上下交替排列，物料得以連續(xù)地流過(guò)整個(gè)干燥器。中空的干燥盤(pán)內(nèi)通入加熱介質(zhì)，加熱介質(zhì)形式有飽和蒸汽、或?qū)嵊?，加熱介質(zhì)由干燥盤(pán)的一端進(jìn)入，從另一端導(dǎo)出。已干物料從最后一層干燥盤(pán)落到殼體的底層，最后被耙葉移送到出料口排出。

2氯化鈣轉(zhuǎn)化法

氯化鈣轉(zhuǎn)化法利用堿廠廉價(jià)的氯化鈣溶液,以氯化鈣、氨水和二氧化碳為原料通過(guò)控制反應(yīng)條件制取納米碳酸鈣,

具體來(lái)說(shuō)還要通過(guò)添加劑來(lái)改善顆粒的性質(zhì).

1分散劑

2晶型控制劑

Ca(OH)2+2HCl===CaCl2
CaCl2+2NH3·H2O+CO2===CaCO3↓+2NH4Cl+ H2O

再經(jīng)板框過(guò)濾、洗滌、烘干、氣流分級(jí).最后包裝

副產(chǎn)氯化銨經(jīng)過(guò)蒸發(fā)結(jié)晶,出售

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