CN107522217A - 一种普通轻质碳酸钙的生产方法 - Google Patents

一种普通轻质碳酸钙的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种普通轻质碳酸钙的生产方法，属于碳酸钙生产方法领域。本发明在生产过程中，采用石灰石作为主要原料，辅助原料水和燃料提出较高的要求；通过用石灰石和燃料煅烧制得石灰和二氧化碳，再用石灰和水进行消化反应制得氢氧化钙乳液，将二氧化碳和氢氧化钙乳液进行碳化反应得出轻质碳酸钙；通过本发明可以解决生产过程中产品的粒度、粘度难以控制的问题，可以用常规设备实现连续生产，产品质量好且稳定，通过本发明方法生产的碳酸钙白度达到95‑97度。

Description

一种普通轻质碳酸钙的生产方法
技术领域
本发明涉及碳酸钙生产方法，特别是一种普通轻质碳酸钙的生产方法。
背景技术
碳酸钙产品是无机盐工业的重要组成部分在我国无机盐工业的22个产品系列中，碳酸钙的产量仅次于磷酸盐、硫酸盐和硅酸盐，居第4位。碳酸钙产品有两大系列：一个系列是用机械方法将天然的碳酸钙矿石加工到适当的粒径，国际上称为重质碳酸钙，英文简称GCC；另一个系列是以天然碳酸钙矿石为原料，采用煅烧、消化、碳化等化学方法制备，经沉淀生成的结晶产品，国际上通常称为沉淀碳酸钙或轻质碳酸钙，英文简称PCC。
但日常制备出的碳酸钙的纯度和白度可能不会太高，无法满足高档产品市场中的需求，影响其纯度和白度的主要原因有，一方面原料石灰石中含有较高的着色矿物铁、锰、镁等，另一方面主要是操作不合理、生产设备以铁设备为主且已被腐蚀等外在条件。
发明内容
本发明的发明目的是，针对上述问题，提供一种普通轻质碳酸钙的生产方法，解决生产过程中产品的粒度、粘度难以控制及碳酸钙白度不够高的问题。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种普通轻质碳酸钙的生产方法，包括如下步骤
1)原料准备：
石灰石：化学成分按重量要求：CaO54％、MgO1.0％、SiO21.5％、Mn≤0.006％、Fe2O30.1％及杂质0.2％；物理性质要求：致密块状、不重结晶、气孔率1％、密度：2.80g/cm3、莫氏硬度3和抗压强度117.6Mpa；入窑的石灰石破碎至粒度为150mm；对于含粘土或泥团的矿石，破碎后还需再进行洗矿，去除泥土、杂质；
水：悬浮物≤20毫克/升、透明度≥30厘米、盐酸不溶物(SiO2)≤10毫克/升、氧化镁(MgO)≤100毫克/升、氧化铁(Fe2O3)≤10毫克/升；
燃料：焦炭、无烟煤和烟煤中的一种或多种混合物；
2)煅烧、窑气洗涤：粒度80－150mm的石灰石原料和块度为20-30mm的燃料由布料器送入石灰窑，并在石灰窑底部鼓入空气进行煅烧，石灰石在高温下分解成石灰和CO2尾气；石灰由振动出灰机卸料并分出灰渣，送往消化工段车间；CO2尾气经换热器降温后进入旋风除尘器、喷淋除尘器、水洗塔洗去烟尘、硫化物气体再进入气水分离器分离水雾，净化后的石灰窑气送往碳化工段；
3)消化、制浆：从石灰锻烧工段送来的生石灰由破碎机破碎后，用斗提机经料斗、给料机，加入消化机，在消化机内石灰与工艺水水化成Ca(OH)2乳液，石灰消化过程的化学反应式如下：
CaO+H2O＝Ca(OH)2
消化反应结束后，经除渣后流入粗浆池中，在粗浆池中经继续反应的粗浆液由除渣泵抽入旋液除渣器中清理灰浆中不溶性灰渣后净化成精浆液，精浆液用上浆泵送往碳化车间；
4)碳化、增浓：
石灰窑气用风机压缩至0.049MPa，经油气器分离器，进入碳化塔；在碳化塔中Ca(OH)2乳液与含CO2气体进行碳化反应生成CaCO3碳化反应式如下：
Ca(OH)2+CO2＝CaCO3+H2O
当反应液PH值下降至7-8时，标志着反应即将完成，碳化结束的熟浆经振动筛除渣后进入增浓池增浓，增浓后的浆料送至脱水、干燥工段；
5)脱水、干燥：由增浓池送来的浆料送至脱水机脱水，脱水后含水30％的滤饼经粉碎后送入干燥机中干燥，物料最终含水率<0.3％，干燥机采用导热油作为加热介质，250℃的导热油由一台有机载热体锅炉提供。干品经输送机送至筛分、包装工段；
6)筛分、包装：成品经筛选机筛选至合格粒径，送入自动包装机包装成品入库，成品由丙纶编织袋包装。
上述原料选择中通过采用石灰石作为主要原料,并对原料提出较高限定要求，对辅助原料水和燃料提出较高的要求，并对于含粘土或泥团的矿石，破碎后还需再进行洗矿，去除泥土、杂质，从原料层面减少对碳酸钙白度影响高的Fe2O3、MgO和Al2O3含量，提高碳酸钙白度；窑气中CO2尾气经换热器降温后进入旋风除尘器、喷淋除尘器、水洗塔洗去烟尘、硫化物气体再进入气水分离器分离水雾，净化后的石灰窑气送往碳化工段，通过减少窑气中的粉尘、焦油，达到提高碳酸钙白度；通过提纯粗浆成精浆，进一步提高碳酸钙纯度，进一步提升碳酸钙白度。
进一步的，所述焦炭成分及各成分所占重量比如下：固定炭≥80％、水份≤3％、挥发份≤4.5％、灰份≤12％、含硫≤0.5％、粒度25—40mm、发热量27000～29309KJ/kg；所述无烟煤成分及各成分所占重量比如下：固定炭≥75％、水份≤6％、挥发份≤10％、灰份≤16％、含硫≤1.5％、粒度25—40mm、发热量26000～27216KJ/kg；所述烟煤成分及各成分所占重量比如下：固定炭≥50％、水份≤6％、挥发份≤25％、灰份≤30％、粒度10—50mm、发热量24000～225122KJ/kg。
进一步的，所述石灰石原料和燃料比例为8-9：1-2。
进一步的，所述Ca(OH)2乳液浓度为10％-30％。
进一步的，消化反应过程中加入占氢氧化钙质量的硫代硫酸钠、乙二胺、过二硼酸，其中硫代硫酸钠、乙二胺、过二硼酸分别占氢氧化钙质量的0.6％-0.8％、0.3％-0.5％、0.24％-0.4％，消化反应的温度在50-100℃，时间为20-50min。
进一步的，碳化完成后，在碳酸钙的悬浮料浆中加入相当于其重量0.01-0.5％的还原剂，还原剂为二亚硫酸钠、二氧化硫脲和盐酸肼中的一种或多种的混合物，料浆浓度8-50％，温度30-90℃，搅拌处理30-120分钟。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
1.本发明通过采用石灰石作为主要原料对原料提出较高限定要求，对辅助原料水和燃料提出较高的要求，并对于含粘土或泥团的矿石，破碎后还需再进行洗矿，去除泥土、杂质，通过原料的要求解决生产过程中产品的粒度、粘度难以控制的问题，提高碳酸钙白度。
2.本发明解决：将消化反应和碳化反应中添加不同助剂，达到了除去其中的铁、锰、镁等杂质，结合对原料的筛选，可将生产的碳酸钙白度提高；
3.本发明方法产出的轻质碳酸钙较普通方法生产出的轻质碳酸钙CaCO3含量高出1.1-1.5％、105℃下挥发物含量低0.15-0.17％；白度分别高3.1-3.8；1-1.5um粒度含量高4.0-4.3％；本发明方法生产出的轻质碳酸钙具有较佳效果。
具体实施方式
实施例1
一种普通轻质碳酸钙的生产方法，包括如下步骤
1)原料准备：
石灰石：化学成分按重量要求：CaO54％、MgO1.0％、SiO21.5％、Mn≤0.006％、Fe2O30.1％及杂质0.2％；物理性质要求：致密块状、不重结晶、气孔率1％、密度：2.80g/cm3、莫氏硬度为3和抗压强度117.6Mpa；入窑的石灰石破碎至粒度为150mm；对于含粘土或泥团的矿石，破碎后还需再进行洗矿，去除泥土、杂质；
水：悬浮物20毫克/升、透明度30厘米、盐酸不溶物(SiO2)10毫克/升、氧化镁(MgO)100毫克/升、氧化铁(Fe2O3)10毫克/升；
焦炭成分及各成分所占重量比如下：固定炭80％、水份3％、挥发份4.5％、灰份12％、和硫0.5％，粒度40mm、发热量29309KJ/kg；
2)煅烧、窑气洗涤：粒度150mm的石灰石原料和块度为30mm的燃料由布料器送入石灰窑，所述石灰石原料和燃料比例为9：1，并在石灰窑底部鼓入空气进行煅烧，石灰石在高温下分解成石灰和CO2尾气；石灰由振动出灰机卸料并分出灰渣，送往消化工段车间；CO2尾气经换热器降温后进入旋风除尘器、喷淋除尘器、水洗塔洗去烟尘、硫化物气体再进入气水分离器分离水雾，净化后的石灰窑气送往碳化工段；
3)消化、制浆：从石灰锻烧工段送来的生石灰由破碎机破碎后，用斗提机经料斗、给料机，加入消化机，在消化机内石灰与工艺水水化成Ca(OH)2乳液，所述Ca(OH)2乳液浓度为10％-30％，石灰消化过程的化学反应式如下：
CaO+H2O＝Ca(OH)2
消化反应过程中加入占氢氧化钙质量的硫代硫酸钠、乙二胺、过二硼酸，其中硫代硫酸钠、乙二胺、过二硼酸分别占氢氧化钙质量的0.8％、0.5％、0.4％，消化反应的温度在100℃，时间为50min；
消化反应结束后，经除渣后流入粗浆池中，在粗浆池中经继续反应的粗浆液由除渣泵抽入旋液除渣器中清理灰浆中不溶性灰渣后净化成精浆液，精浆液用上浆泵送往碳化车间；
4)碳化、增浓：
石灰窑气用风机压缩至0.049MPa，经油气器分离器，进入碳化塔；在碳化塔中Ca(OH)2乳液与含CO2气体进行碳化反应生成CaCO3碳化反应式如下：
Ca(OH)2+CO2＝CaCO3+H2O
当反应液PH值下降至7-8时，标志着反应即将完成，碳化完成后，在碳酸钙的悬浮料浆中加入相当于其重量0.5％的还原剂，还原剂为二亚硫酸钠、二氧化硫脲和盐酸肼中的一种或多种的混合物，料浆浓度50％，温度90℃，搅拌处理120分钟；碳化结束的熟浆经振动筛除渣后进入增浓池增浓，增浓后的浆料送至脱水、干燥工段；
5)脱水、干燥：由增浓池送来的浆料送至脱水机脱水，脱水后含水30％的滤饼经粉碎后送入干燥机中干燥，物料最终含水率0.3％，干燥机采用导热油作为加热介质，250℃的导热油由一台有机载热体锅炉提供。干品经输送机送至筛分、包装工段；
6)筛分、包装：成品经筛选机筛选至合格粒径，送入自动包装机包装成品入库，成品由丙纶编织袋包装。
实施例2
一种普通轻质碳酸钙的生产方法，包括如下步骤
1)原料准备：
石灰石：化学成分按重量要求：CaO57％、MgO1.5％、SiO21％、Mn0.004％、Fe2O30.08％及杂质0.15％；物理性质要求：致密块状、不重结晶、气孔率0.8％、密度：2.7g/cm3、莫氏硬度3.和抗压强度117.6Mpa；入窑的石灰石破碎至粒度为120mm；对于含粘土或泥团的矿石，破碎后还需再进行洗矿，去除泥土、杂质；
水：悬浮物20毫克/升、透明度30厘米、盐酸不溶物(SiO2)10毫克/升、氧化镁(MgO)100毫克/升、氧化铁(Fe2O3)10毫克/升；
燃料为无烟煤和烟煤按重量1：1混合而成，无烟煤成分及各成分所占重量比如下：固定炭75％、水份6％、挥发份10％、灰份16％和硫1.5％、粒度3240mm、发热量27216KJ/kg；所述烟煤成分及各成分所占重量比如下：固定炭50％、水份6％、挥发份25％和灰份30％，粒度30mm、发热量24000KJ/kg；
2)煅烧、窑气洗涤：粒度150mm的石灰石原料和块度为30mm的燃料由布料器送入石灰窑，所述石灰石原料和燃料比例为8：2，并在石灰窑底部鼓入空气进行煅烧，石灰石在高温下分解成石灰和CO2尾气；石灰由振动出灰机卸料并分出灰渣，送往消化工段车间；CO2尾气经换热器降温后进入旋风除尘器、喷淋除尘器、水洗塔洗去烟尘、硫化物气体再进入气水分离器分离水雾，净化后的石灰窑气送往碳化工段；
3)消化、制浆：从石灰锻烧工段送来的生石灰由破碎机破碎后，用斗提机经料斗、给料机，加入消化机，在消化机内石灰与工艺水水化成Ca(OH)2乳液，所述Ca(OH)2乳液浓度为10％-30％，石灰消化过程的化学反应式如下：
CaO+H2O＝Ca(OH)2
消化反应过程中加入占氢氧化钙质量的硫代硫酸钠、乙二胺、过二硼酸，其中硫代硫酸钠、乙二胺、过二硼酸分别占氢氧化钙质量的0.7％、0.4％、0.32％，消化反应的温度在70℃，时间为35min；
消化反应结束后，经除渣后流入粗浆池中，在粗浆池中经继续反应的粗浆液由除渣泵抽入旋液除渣器中清理灰浆中不溶性灰渣后净化成精浆液，精浆液用上浆泵送往碳化车间；
4)碳化、增浓：
石灰窑气用风机压缩至0.049MPa，经油气器分离器，进入碳化塔；在碳化塔中Ca(OH)2乳液与含CO2气体进行碳化反应生成CaCO3碳化反应式如下：
Ca(OH)2+CO2＝CaCO3+H2O
当反应液PH值下降至7.5时，标志着反应即将完成，碳化完成后，在碳酸钙的悬浮料浆中加入相当于其重量0.3％的还原剂，还原剂为二亚硫酸钠、二氧化硫脲和盐酸肼中的一种或多种的混合物，料浆浓度35％，温度60℃，搅拌处理75分钟；碳化结束的熟浆经振动筛除渣后进入增浓池增浓，增浓后的浆料送至脱水、干燥工段；
5)脱水、干燥：由增浓池送来的浆料送至脱水机脱水，脱水后含水30％的滤饼经粉碎后送入干燥机中干燥，物料最终含水率0.3％，干燥机采用导热油作为加热介质，250℃的导热油由一台有机载热体锅炉提供。干品经输送机送至筛分、包装工段；
6)筛分、包装：成品经筛选机筛选至合格粒径，送入自动包装机包装成品入库，成品由丙纶编织袋包装。
实施例3
一种普通轻质碳酸钙的生产方法，包括如下步骤
1)原料准备：
石灰石：化学成分按重量要求：CaO54％、MgO1.0％、SiO21.5％、Mn0.006％、Fe2O30.1％及杂质；物理性质要求：致密块状、不重结晶、气孔率≤1％、密度：2.65～2.80g/cm3、莫氏硬度3和抗压强度117.6Mpa；入窑的石灰石破碎至粒度为80mm；对于含粘土或泥团的矿石，破碎后还需再进行洗矿，去除泥土、杂质；
水：悬浮物20毫克/升、透明度30厘米、盐酸不溶物(SiO2)10毫克/升、氧化镁(MgO)100毫克/升、氧化铁(Fe2O3)10毫克/升；
燃料：焦炭成分及各成分所占重量比如下：固定炭80％、水份3％、挥发份4.5％、灰份12％、含硫0.5％、粒度40mm、发热量29309KJ/kg；
2)煅烧、窑气洗涤：粒度150mm的石灰石原料和块度为30mm的燃料由布料器送入石灰窑，所述石灰石原料和燃料比例为9：1，并在石灰窑底部鼓入空气进行煅烧，石灰石在高温下分解成石灰和CO2尾气；石灰由振动出灰机卸料并分出灰渣，送往消化工段车间；CO2尾气经换热器降温后进入旋风除尘器、喷淋除尘器、水洗塔洗去烟尘、硫化物气体再进入气水分离器分离水雾，净化后的石灰窑气送往碳化工段；
3)消化、制浆：从石灰锻烧工段送来的生石灰由破碎机破碎后，用斗提机经料斗、给料机，加入消化机，在消化机内石灰与工艺水水化成Ca(OH)2乳液，所述Ca(OH)2乳液浓度为10％-30％，石灰消化过程的化学反应式如下：
CaO+H2O＝Ca(OH)2
消化反应过程中加入占氢氧化钙质量的硫代硫酸钠、乙二胺、过二硼酸，其中硫代硫酸钠、乙二胺、过二硼酸分别占氢氧化钙质量的0.6％、0.3％、0.24％，消化反应的温度在50℃，时间为20min；
消化反应结束后，经除渣后流入粗浆池中，在粗浆池中经继续反应的粗浆液由除渣泵抽入旋液除渣器中清理灰浆中不溶性灰渣后净化成精浆液，精浆液用上浆泵送往碳化车间；
4)碳化、增浓：
石灰窑气用风机压缩至0.049MPa，经油气器分离器，进入碳化塔；在碳化塔中Ca(OH)2乳液与含CO2气体进行碳化反应生成CaCO3碳化反应式如下：
Ca(OH)2+CO2＝CaCO3+H2O
当反应液PH值下降至7时，标志着反应即将完成，碳化完成后，在碳酸钙的悬浮料浆中加入相当于其重量0.01％的还原剂，还原剂为二亚硫酸钠、二氧化硫脲和盐酸肼中的一种或多种的混合物，料浆浓度8％，温度30℃，搅拌处理30分钟；碳化结束的熟浆经振动筛除渣后进入增浓池增浓，增浓后的浆料送至脱水、干燥工段；
5)脱水、干燥：由增浓池送来的浆料送至脱水机脱水，脱水后含水30％的滤饼经粉碎后送入干燥机中干燥，物料最终含水率0.3％，干燥机采用导热油作为加热介质，250℃的导热油由一台有机载热体锅炉提供。干品经输送机送至筛分、包装工段；
6)筛分、包装：成品经筛选机筛选至合格粒径，送入自动包装机包装成品入库，成品由丙纶编织袋包装。
通过检测实施例1-3方法生产出的轻质碳酸钙与普通方法生产出的轻质碳酸钙中的CaCO3含量、105℃下挥发物含量、白度及1-1.5um粒度含量得到表1
表1实施例1-3方法生产出的轻质碳酸钙与普通方法生产出的轻质碳酸钙检测数据表：
实施例1 实施例2 实施例3 普通例
CaCO3含量(％) 98.6 98.5 98.9 97.4
105℃下挥发物含量(％) 0.21 0.19 0.20 0.36
白度 96.3 96.7 97.0 93.2
1-1.5um粒度含量(％) 96.4 96.8 96.7 92.4
从表1中可以看出：实施例1-3产出的轻质碳酸钙较普通方法生产出的轻质碳酸钙CaCO3含量分别高出1.2％、1.1％和1.5％；实施例1-3产出的轻质碳酸钙较普通方法生产出的轻质碳酸钙105℃下挥发物含量分别低0.15％、0.17％和0.16％；实施例1-3产出的轻质碳酸钙较普通方法生产出的轻质碳酸钙白度分别高3.1、3.5和3.8；实施例1-3产出的轻质碳酸钙较普通方法生产出的轻质碳酸钙1-1.5um粒度含量分别高4.0％、4.4％和4.3％；本发明方法生产出的轻质碳酸钙具有较佳效果。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (6)

1.一种普通轻质碳酸钙的生产方法，其特征在于：包括如下步骤
1)原料准备：
石灰石：化学成分按重量要求：CaO≥54％、MgO≤1.0％、SiO2≤1.5％、Mn≤0.006％、Fe2O3≤0.1％及杂质≤0.2％；物理性质要求：致密块状、不重结晶、气孔率≤1％、密度：2.65～2.80g/cm3、莫氏硬度≥3和抗压强度≥117.6Mpa；入窑的石灰石破碎至粒度为80～150mm；对于含粘土或泥团的矿石，破碎后还需再进行洗矿，去除泥土、杂质；
水：悬浮物≤20毫克/升、透明度≥30厘米、盐酸不溶物(SiO2)≤10毫克/升、氧化镁(MgO)≤100毫克/升、氧化铁(Fe2O3)≤10毫克/升；
燃料：焦炭、无烟煤和烟煤中的一种或多种混合物；
2)煅烧、窑气洗涤：粒度80－150mm的石灰石原料和块度为20-30mm的燃料由布料器送入石灰窑，并在石灰窑底部鼓入空气进行煅烧，石灰石在高温下分解成石灰和CO2尾气；石灰由振动出灰机卸料并分出灰渣，送往消化工段车间；CO2尾气经换热器降温后进入旋风除尘器、喷淋除尘器、水洗塔洗去烟尘、硫化物气体再进入气水分离器分离水雾，净化后的石灰窑气送往碳化工段；
3)消化、制浆：从石灰锻烧工段送来的生石灰由破碎机破碎后，用斗提机经料斗、给料机，加入消化机，在消化机内石灰与工艺水水化成Ca(OH)2乳液，石灰消化过程的化学反应式如下：
CaO+H2O＝Ca(OH)2
消化反应结束后，经除渣后流入粗浆池中，在粗浆池中经继续反应的粗浆液由除渣泵抽入旋液除渣器中清理灰浆中不溶性灰渣后净化成精浆液，精浆液用上浆泵送往碳化车间；
4)碳化、增浓：石灰窑气用风机压缩至0.049MPa，经油气器分离器，进入碳化塔；在碳化塔中Ca(OH)2乳液与含CO2气体进行碳化反应生成CaCO3碳化反应式如下：
Ca(OH)2+CO2＝CaCO3+H2O
当反应液PH值下降至7-8时，标志着反应即将完成，碳化结束的熟浆经振动筛除渣后进入增浓池增浓，增浓后的浆料送至脱水、干燥工段；
5)脱水、干燥：由增浓池送来的浆料送至脱水机脱水，脱水后含水30％的滤饼经粉碎后送入干燥机中干燥，物料最终含水率<0.3％，干燥机采用导热油作为加热介质，250℃的导热油由一台有机载热体锅炉提供。干品经输送机送至筛分、包装工段；
6)筛分、包装：成品经筛选机筛选至合格粒径，送入自动包装机包装成品入库，成品由丙纶编织袋包装。
2.根据权利要求1所述的干伞器,其特征在于：所述焦炭成分及各成分所占重量比如下：固定炭≥80％、水份≤3％、挥发份≤4.5％、灰份≤12％、含硫≤0.5％、粒度25—40mm、发热量27000～29309KJ/kg；所述无烟煤成分及各成分所占重量比如下：固定炭≥75％、水份≤6％、挥发份≤10％、灰份≤16％、含硫≤1.5％、粒度25—40mm、发热量26000～27216KJ/kg；所述烟煤成分及各成分所占重量比如下：固定炭≥50％、水份≤6％、挥发份≤25％、灰份≤30％、粒度10—50mm、发热量24000～225122KJ/kg。
3.根据权利要求1所述的干伞器,其特征在于：所述石灰石原料和燃料比例为8-9：1-2。
4.根据权利要求1所述的干伞器,其特征在于：所述Ca(OH)2乳液浓度为10％-30％。
5.根据权利要求1所述的干伞器,其特征在于：消化反应过程中加入占氢氧化钙质量的硫代硫酸钠、乙二胺、过二硼酸，其中硫代硫酸钠、乙二胺、过二硼酸分别占氢氧化钙质量的0.6％-0.8％、0.3％-0.5％、0.24％-0.4％，消化反应的温度在50-100℃，时间为20-50min。
6.根据权利要求1所述的干伞器,其特征在于：碳化完成后，在碳酸钙的悬浮料浆中加入相当于其重量0.01-0.5％的还原剂，还原剂为二亚硫酸钠、二氧化硫脲和盐酸肼中的一种或多种的混合物，料浆浓度8-50％，温度30-90℃，搅拌处理30-120分钟。
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