CN109759210B

CN109759210B - 一种用于制备湿法研磨碳酸钙的装置及方法

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Publication number: CN109759210B
Application number: CN201811519819.3A
Authority: CN
Inventors: 施晓旦; 刘莹; 傅斌; 金霞朝
Original assignee: Dssun New Material Shandong Co ltd
Current assignee: Shanghai Dongsheng New Material Co Ltd
Priority date: 2018-12-12
Filing date: 2018-12-12
Publication date: 2021-09-21
Anticipated expiration: 2038-12-12
Also published as: CN109759210A

Abstract

本发明公开一种用于制备湿法研磨碳酸钙的装置及方法，其将碳酸钙干粉通过气流输送到碳酸钙粉仓中，通过螺旋输送机将干粉从研磨机上部加入，同时添加研磨助剂和清水，浆料从磨机出来后直接进入泡沫泵，利用泡沫泵打入全自动刮刀过滤器，随后进入成品罐。整套生产系统采用DCS控制系统进行自动化生产控制，节约了人力成本，减少设备使用，提高了生产效率，保证了产品的质量稳定。本发明所述的制备方法适用于投资规模小，设备空间有限的造纸企业或碳酸钙企业进行填料级和涂料级研磨碳酸钙产品的生产或工艺优化。

Description

一种用于制备湿法研磨碳酸钙的装置及方法

技术领域

本发明涉及碳酸钙生产领域，尤其涉及一种用于制备湿法研磨碳酸钙的装置及方法。

背景技术

造纸工业中最常用的几种填料和颜料有，研磨碳酸钙、沉淀碳酸钙(轻质碳酸钙)、高岭土、滑石粉等。其中重质碳酸钙是造纸工业中最常用的填料之一，用填料替代造纸纤维，可以降低生产成本，另外可以改善纸张的光学性能、印刷性能和外观。碳酸钙按生产工艺的不同又可以分为干法和湿法两种。干法生产主要采用球磨机配分级机工艺，适用于生产平均粒径大于3μm的微细碳酸钙；湿法研磨主要用于生产平均粒径小于2μm、最大粒径小于10μm的填料和涂布级碳酸钙，多应用于造纸和高档涂料。一般的湿法研磨碳酸钙制备方法通常需要使用分散锅先对碳酸钙干粉进行分散配制成浆料，把浆料打入磨机供料罐后再用供料泵打入磨机研磨，从磨机出来后再进入缓冲罐，然后再用供料泵打入其它磨机进行串联研磨，工艺繁琐，设备占用空间大，能耗较高，前期设备投资大。

因此，开发一种新的湿法研磨碳酸钙的制备方法，最大限度的简化工艺流程，节省设备空间，减少能耗及设备投资成本，成为很多碳酸钙生产企业关注的问题。

CN101220215A提供了一种超细轻质碳酸钙浆料及其制备方法，以超细轻质碳酸钙滤饼为原料，将各种助剂加入碳酸钙滤饼中，对混合体系先采用预混捏合后，再实行高速剪切分散的二步工艺方法，并能从工业化规模上制备高固低粘的超细碳酸钙稳定浆料。所获得的产品，储存稳定性好，且具有较高固含量和低粘度的超细碳酸钙，能够满足造纸涂布、水性涂料、水性油墨和胶乳等相关领域的应用需要。

CN102950055A公开了一种碳酸钙浆料湿法研磨制造方法，它包括下列步骤：大理石原料用清水振动清洗；大理石原料通过破碎装置破碎成碳酸钙颗粒；用磁吸装置将铁性杂质吸除；振动筛分，粒径大于3mm的碳酸钙颗粒重新进行破碎；粒径小于等于3mm的碳酸钙颗粒、水和分散剂放入前段湿磨装置进行研磨混合成碳酸钙浆料；通过检测调整清水量或碳酸钙颗粒量；碳酸钙浆料流入设有搅拌机的缓冲罐储存并搅拌防止沉淀；后段湿磨装置进行研磨得到碳酸钙颗粒粒径2μm左右的碳酸钙浆料并送入成品罐。该碳酸钙浆料湿法研磨制造方法工艺流程简单、设备不易磨损、能耗低且基建投资小。

CN203755082U公开了一种98级造纸碳酸钙浆料生产系统，包括相互连通的配浆罐和研磨机，研磨机设置在配浆罐的下游；配浆罐上设置有分散剂添加管路；研磨机上设置有多个分散剂添加管路。在配浆罐和研磨机上设置多个分散剂添加管路，快速，准确均匀的补充分散剂和计量。使得产品质量稳定，尽量减少原材料的浪费和造成的负作用，降低了成本。操作性强，方便、省时、省力。

CN106948215A公开了一种造纸填料重钙浆料的制备方法及应用，其包括如下步骤：将重质碳酸钙粉加入水中，并向水中加入聚丙烯酸钠分散剂，配成重质碳酸钙浆料；采用湿式超细剥片机对重质碳酸钙进行超细磨，制得超细重质碳酸钙浆料,其中粒径小于2μm的颗粒质量含量为10～90％；向超细重质碳酸钙浆料中加入聚合硫酸铁，搅拌0.5～3.0小时，得到高保留重钙浆料；所述的方法制备的重钙浆料在造纸填料中的应用，可以提高重钙保留率。

目前，虽有很多工业化制备类似湿法研磨碳酸钙产品的工艺，但寻求更新的生产制备方法，提高生产系统的自动化水平，简化生产系统工艺流程，节省设备空间，降低生产成本，仍具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中工艺繁琐、设备占用空间大、能耗较高、前期设备投资大等的缺陷，提供一种用于制备湿法研磨碳酸钙的装置及方法，本发明通过采用新的简化工艺流程代替复杂繁琐的工艺，采用新型设备替代传统湿法研磨碳酸钙生产设备，采用DCS控制系统进行自动化生产控制替代手动控制，节约了人力成本，提高了生产效率，保证了产品的质量稳定。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个目的是提供一种用于制备湿法研磨碳酸钙的装置，其包括：碳酸钙粉仓、螺旋输送机、研磨机、泡沫泵、全自动刮刀过滤器、成品罐、助剂罐；

其中，碳酸钙粉仓的出口与螺旋输送机的入口相连；螺旋输送机的出口直接与研磨机的上部入口连接，研磨机的下部出口通过管路与泡沫泵连接；泡沫泵的出口通过管路依次连接至全自动刮刀过滤器和成品罐；其中，研磨机的上部通过管路与助剂罐连通。

为了进一步优化上述装置，本发明采取的技术措施还包括：

进一步地，所述装置采用DCS系统自动控制，通过在线监测浆料固含量，自动调整碳酸钙干粉进料量及进水量和助剂量。

进一步地，所述研磨机的数量为1～3台，其为串联式，每台研磨机均单独设置与其匹配的泡沫泵，所述研磨机均为落地式研磨机。可理解的是也可采用超过3台的研磨机。更优选，设置2台研磨机。

进一步地，所述落地式研磨机为自主设计的上进下出料式研磨机，研磨助剂、水和干粉从磨机上部进入，底部出料口采用不锈钢条筛网，可半年左右更换一次，磨机有效容积3600L-5000L，研磨介质填充率50％-65％，研磨介质可采用不同规格大小的硅酸锆珠、复合珠或陶瓷珠；其中，所述落地式研磨机为3台串联，第一研磨机中的介质规格大小为1.8-2.2mm；第二研磨机中的介质规格大小为1.4-1.7mm，第二研磨机中的介质规格大小为0.8-1.25mm。

进一步地，所述碳酸钙粉仓用于存放325目、400目重钙干粉或轻钙干粉。

进一步地，所述螺旋输送机出口直接与落地式研磨机上部连接，将干粉加入落地式研磨机，无干粉分散锅、磨机供料罐等设备。

进一步地，所述泡沫泵为具有缓冲功能及打料功能的离心式泵。

进一步地，所述全自动刮刀过滤器用来代替普通振筛过滤杂质，具备自动冲洗功能。

进一步地，所述助剂罐中放置研磨助剂，所述研磨助剂为聚丙烯酸盐、聚丙烯酰胺、聚羧酸盐、多聚磷酸盐类的一种或多种；其中，根据干粉添加量分别自动滴加到各个研磨机用于研磨分散，研磨助剂添加量占干粉重量的0.5wt％-2.5wt％(湿/干，研磨助剂按42％浓度)。

本发明的第二个目的是提供一种使用上述任一项中的装置制备湿法研磨碳酸钙的方法，其包括如下步骤：将碳酸钙干粉通过气流输送到碳酸钙粉仓中，然后通过螺旋输送机将干粉从研磨机的上部加入，同时在研磨机的上部添加研磨助剂和清水；从研磨机出来后的浆料直接进入泡沫泵，利用泡沫泵再将浆料打入全自动刮刀过滤器，随后进入成品罐。

进一步地，所述成品罐中的碳酸钙浆料，其粒径小于2μm的含量在55％-98％之间，固含量在55wt％-75wt％，粘度在100cP-300cP。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

1、采用螺旋输送机直接往磨机加入碳酸钙干粉，同时加入水和研磨助剂，节省了分散锅、磨机供料罐及磨机进料泵等设备。

2、采用自主设计的上进下出料落地式研磨机，无需频繁清理磨机拨片网。

3、采用泡沫泵代替磨机中间缓冲罐及其它类型的磨机进料泵，节省了设备空间。

4、采用全自动刮刀过滤器代替普通振筛，无需频繁清理振筛，节省了人力。

5、通过在线监测的浆料固含量，自动调整碳酸钙干粉进料量及进水量和助剂量，有效保证浆料固含量的稳定。

6、整套生产系统采用DCS控制系统进行自动化生产控制，节约了人力成本，减少设备使用，提高了生产效率，保证了产品的质量稳定。

附图说明

图1为湿法研磨碳酸钙的工艺装置及制备方法示意图。

图2为本发明另一实施例中湿法研磨碳酸钙的工艺装置及制备方法示意图。

图3为本发明又一实施例中湿法研磨碳酸钙的工艺装置及制备方法示意图。

图中的附图标记如下：

碳酸钙粉仓-1、螺旋输送机-2、第一研磨机-3、第一泡沫泵-4、第二研磨机-5、第二泡沫泵-6、第三研磨机-51、第三泡沫泵-61、全自动刮刀过滤器-7、成品罐-8、助剂罐-9。

具体实施方式

本发明涉及一种用于制备湿法研磨碳酸钙的装置，其包括：碳酸钙粉仓、螺旋输送机、研磨机、泡沫泵、全自动刮刀过滤器、成品罐、助剂罐；其中，碳酸钙粉仓的出口与螺旋输送机的入口相连；螺旋输送机的出口直接与研磨机的上部入口连接，研磨机的下部出口通过管路与泡沫泵连接；泡沫泵的出口通过管路依次连接至全自动刮刀过滤器和成品罐；其中，研磨机的上部通过管路与助剂罐连通。本发明还涉及一种由上述装置制备湿法研磨碳酸钙的方法。

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

如图1所示，本实施例采用一台5000L落地式研磨机单机(第一研磨机3)研磨，先将325目重钙干粉通过气流输送到碳酸钙粉仓1中，通过螺旋输送机2将干粉从第一研磨机3上部加入，其中研磨介质为1.8-2.2mm硅酸锆珠，干粉添加量为4t/h，同时通过助剂罐9在第一研磨机3上部添加研磨助剂或清水，采用聚丙烯酸钠作为研磨助剂，添加量相对干粉重量为0.5wt％，清水添加量为2.2t/h，浆料从第一研磨机3出来后直接进入第一泡沫泵4，然后打入全自动刮刀过滤器7后进入成品罐8。制得的填料级重钙浆料，其中粒径小于2μm含量为65％，固含量为64.5wt％，粘度为100cP。

实施例2

如图2所示，本实施例采用两台5000L落地式研磨机(第一研磨机3和第二研磨机5)串联研磨，其中第一研磨机3中的研磨介质为1.8-2.2mm硅酸锆珠，第二研磨机5中的研磨介质为0.8-1.25mm陶瓷珠，先将400目重钙干粉通过气流输送到碳酸钙粉仓1中，通过螺旋输送机2将干粉从第一研磨机3上部加入，干粉添加量为4.5t/h，同时通过助剂罐9在第一研磨机3和第二研磨机5上部分别添加研磨助剂或清水，采用聚丙烯酸钠作为研磨助剂，总添加量相对干粉重量为1.3％，总清水添加量为1.75t/h，浆料从第一研磨机3出来后直接进入第一泡沫泵4，第一泡沫泵4将浆液泵入第二研磨机5，后经由第二泡沫泵6打入全自动刮刀过滤器7后进入成品罐8。制得的涂布级重钙浆料，其中粒径小于2μm含量为90％，固含量为72wt％，粘度为220cP。

实施例3

如图3所示，采用三台5000L落地式研磨机(第一研磨机3、第二研磨机5和第三研磨机51)串联研磨，其中第一研磨机3中的研磨介质为1.8-2.2mm硅酸锆珠，第二研磨机5中的研磨介质为1.4-1.7mm硅酸锆珠，第三研磨机51中的研磨介质为0.8-1.25mm陶瓷珠，先将400目重钙干粉通过气流输送到碳酸钙粉仓1中，通过螺旋输送机2将干粉从第一研磨机3上部加入，干粉添加量为4.2t/h，同时通过助剂罐9在第一研磨机3、第二研磨机5和第三研磨机51上部分别添加研磨助剂和清水，采用聚丙烯酸钠作为研磨助剂，总添加量相对干粉重量为2.0％，总清水添加量为1.4t/h，浆料从第一研磨机3出来后直接进入第一泡沫泵4，第一泡沫泵4将浆液泵入第二研磨机5，后经由第二泡沫泵6泵入第三研磨机51，后经第三泡沫泵61打入全自动刮刀过滤器7后进入成品罐8。制得的涂布级重钙浆料，其中粒径小于2μm含量为98％，固含量为75wt％，粘度为300cP。

实施例4

本实施例为实施例2的替换实施例，其采用两台5000L落地式研磨机串联研磨，其中第一台磨机研磨介质为1.8-2.2mm硅酸锆珠，第二台磨机研磨介质为0.8-1.25mm陶瓷珠，先将400目轻钙干粉通过气流输送到碳酸钙粉仓中，通过螺旋输送机将干粉从第一台落地式研磨机上部加入，干粉添加量为4.6t/h，同时在两台磨机上部添加研磨助剂或清水，采用聚丙烯酸钠作为研磨助剂，总添加量相对干粉重量为1.5％，总清水添加量为2.5t/h，浆料从磨机出来后直接进入泡沫泵，然后打入全自动刮刀过滤器后进入成品罐。制得的涂布级轻钙浆料，其中粒径小于2μm含量为92％，固含量为65wt％，粘度为260cP。

由上述实施例可知，本发明采用螺旋输送机直接往磨机加入碳酸钙干粉，同时加入水和研磨助剂，节省了分散锅、磨机供料罐及磨机进料泵等设备。采用自主设计的上进下出料落地式研磨机，无需频繁清理磨机拨片网。采用泡沫泵代替磨机中间缓冲罐及其它类型的磨机进料泵，节省了设备空间。采用全自动刮刀过滤器代替普通振筛，无需频繁清理振筛，节省了人力。通过在线监测的浆料固含量，自动调整碳酸钙干粉进料量及进水量和助剂量，有效保证浆料固含量的稳定。整套生产系统采用DCS控制系统进行自动化生产控制，节约了人力成本，减少设备使用，提高了生产效率，保证了产品的质量稳定。本发明所述的制备方法适用于投资规模小，设备空间有限的造纸企业或碳酸钙企业进行填料级和涂料级研磨碳酸钙产品的生产或工艺优化。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims

1.一种用于制备湿法研磨碳酸钙的装置，其特征在于，包括：碳酸钙粉仓、螺旋输送机、研磨机、泡沫泵、全自动刮刀过滤器、成品罐、助剂罐；

其中，碳酸钙粉仓的出口与螺旋输送机的入口相连；螺旋输送机的出口直接与研磨机的上部入口连接；研磨机的下部出口通过管路与泡沫泵连接；泡沫泵的出口通过管路依次连接至全自动刮刀过滤器和成品罐；其中，研磨机的上部通过管路与助剂罐连通；

其中，所述研磨机为上进下出料式落地研磨机，研磨助剂、水和碳酸钙干粉从研磨机上部进入，底部出料口采用不锈钢条筛网，研磨机有效容积为3600L-5000L，研磨介质填充率为50%-65%，研磨介质采用不同规格的硅酸锆珠、复合珠或陶瓷珠；

其中，所述研磨机为3台串联，第一研磨机中的研磨介质规格为1.8-2.2mm；第二研磨机中的研磨介质规格为1.4-1.7mm；第三研磨机中的研磨介质规格为0.8-1.25mm；

所述助剂罐中放置研磨助剂，所述研磨助剂为聚丙烯酸盐、聚丙烯酰胺、聚羧酸盐、多聚磷酸盐类的一种或多种；其中，研磨助剂添加量占碳酸钙干粉重量的0.5wt%-2.5wt%；

所述成品罐中的碳酸钙浆料，其粒径小于2μm的含量在55%-98%之间，固含量在55wt%-75wt%，粘度在100cP-300cP。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置采用DCS系统自动控制，通过在线监测浆料固含量，自动调整碳酸钙干粉进料量及进水量和研磨助剂量。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述碳酸钙粉仓用于存放325目、400目重钙干粉或325目、400目轻钙干粉。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述泡沫泵为具有缓冲功能及打料功能的离心式泵。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述全自动刮刀过滤器用于过滤杂质，具备自动冲洗功能。

6.一种湿法研磨碳酸钙的制备方法，其特征在于，该制备方法使用权利要求1~5中任一项所述的装置，其包括如下步骤：将碳酸钙干粉通过气流输送到碳酸钙粉仓中，然后通过螺旋输送机将碳酸钙干粉从研磨机的上部加入，同时在研磨机的上部添加研磨助剂和清水；从研磨机出来后的浆料直接进入泡沫泵，利用泡沫泵打入全自动刮刀过滤器，随后进入成品罐。