轻质碳酸钙生产
年产8000吨活性轻质碳酸钙的生产工艺设计—板框压滤机的设计
目录摘要----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 11.概述-------------------------------------------------------------------------------------------------------------2 1.1 轻质碳酸钙---------------------------------------------------------------------------------------------------- 31.2 轻质碳酸钙的原料来源 ------------------------------------------------------------------------------------ 3 1.3 轻质碳酸钙的生产方法 ------------------------------------------------------------------------------------ 3 1.4 轻质碳酸钙的市场现状及应用--------------------------------------------------------------------------- 41.4.1 市场现状 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 41.4.2 应用领域 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 51.5 轻质碳酸钙的前景与展望--------------------------------------------------------------------------------- 52. 原料，辅料产品的主要技术规格 ------------------------------------------------------------------------- 6 2.1 原料，辅料的要求 ------------------------------------------------------------------------------------------ 62.1.1石灰石 -------------------------------------------------------------------------------------------------- 62.1.2 煅烧石灰石的燃料---------------------------------------------------------------------------------- 62.1.3 工艺用水 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 7 2.2 产品质量指标------------------------------------------------------------------------------------------------- 7 2.3 三废治理------------------------------------------------------------------------------------------------------- 82.3.1 废气治理 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 82.3.2 废水治理 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 82.3.3 废渣治理 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 93. 工艺介绍 -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 94. 过滤的概念 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 105. 过滤设备的分类，及其相应的工艺计算--------------------------------------------------------------- 12 5.1 过滤设备------------------------------------------------------------------------------------------------------ 12 5.2 板框压滤机的优点 ----------------------------------------------------------------------------------------- 125.3 工艺计算------------------------------------------------------------------------------------------------------ 126. 板框压滤机的设计------------------------------------------------------------------------------------------- 14 6.1 的计算（滤饼体积与滤液体积之比）--------------------------------------------------------------- 14 6.2 V的计算 ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 14 e的计算 ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 15 6.3 qe6.4 比阻r的计算 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 156.5 K 的计算------------------------------------------------------------------------------------------------------ 156.6 T e的计算------------------------------------------------------------------------------------------------------- 16 6.7 所需过滤面积和板框数的计算-------------------------------------------------------------------------- 16 6.8 过滤时间和洗涤时间的计算----------------------------------------------------------------------------- 166.8.1 过滤时间的计算------------------------------------------------------------------------------------ 166.8.2 洗涤时间的计算------------------------------------------------------------------------------------ 116.9 板框压滤机的选型及材料-------------------------------------------------------------------------------- 177.计算结果汇总-----------------------------------------------------------------------------------------------17 结束语 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 17参考文献 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 19谢辞----------------------------------------------------------------------------------------- 错误!未定义书签。
轻质碳酸钙的生产工艺
轻质碳酸钙又称沉淀碳酸钙，简称轻钙，分子式CaCO3 ，分子量100.09。
轻钙是将石灰石等原料煅烧生成石灰（主要成分为氧化钙）和二氧化碳，再加水消化石灰生成石灰乳（主要成分为氢氧化钙），然后再通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀，最后经脱水、干燥和粉碎而制得。
或者先用碳酸纳和氯化钙进行复分解反应生成碳酸钙沉淀，然后经脱水、干燥和粉碎而制得。
由于轻质碳酸钙的沉降体积（2.4-2.8mL/g）比重质碳酸钙的沉降体积（1.1-1.4mL/g）大，所以称之为轻质碳酸钙。
选含钙高的矿石入窑煅烧成石灰，经筛去煤渣后水洗得氢氧化钙水溶液，泵入反应釜中，抽窑中煅烧的尾气既二氧化碳入反应釜，中和至PH值到接近中性，加人磷酸直至PH值中性，泵入离心机中脱水后烘干、研磨成不同目数的轻质碳酸钙粉。
轻质碳酸钙生产工艺主要分为两种：间歇鼓泡式碳化工艺，连续喷雾式碳化工艺。
1、传统轻质碳酸钙的生产方法传统轻质CaCO3生产工艺工业中轻质碳酸钙传统生产工艺是以石灰石为原料，石灰石在超过900℃煅烧，生成生石灰并释放出CO2。
其生产工艺程为:石灰缎烧—熟石灰消化—石灰乳碳化—固液分离—干燥—包装。
2、钢渣生产轻质CaCO3工艺钢渣醋酸法生产轻质CaCO3的工艺为:醋酸介质将钙离子从钢渣中提取出来、硅的去除、CO2的溶解与碳酸化反应、纯净碳酸钙沉淀生成及过滤分离4个过程。
3、硝酸浸取磷石膏钙渣制备高品质轻质碳酸钙粗制Ca(NO3)2溶液：用适量硝酸溶液浸取磷石膏钙渣，反应至无气泡产生，过滤，除去硝酸不溶物，得到含杂质的粗制Ca(NO3)2溶液.杂质主要成分是Fe(NO3)3、Al(NO3)3、Mn(NO3)2等可溶性硝酸盐，以及SO2-4、PO3-4等阴离子。
精制Ca(NO3)2溶液：在粗制Ca(NO3)2溶液中通入NH3，调节溶液pH值，进行调碱除杂.此时，溶液中的Al3+、Fe3+、Mn2+等阳离子生成氢氧化物而不溶，SO2-4、PO3-4等阴离子生成钙盐而不溶，过滤将这些干扰杂质除去，得到精制Ca(NO3)2溶液.碳化：将精制后的Ca(NO3)2溶液稀释到一定体积转移至四颈烧瓶中，控制反应温度，以及NH3和CO2气体的流量，进行碳化.洗涤：将沉淀过滤，进行多次洗涤，至滤液中无硝酸根离子为止。
一文了解碳化工艺对轻质碳酸钙形貌的影响
立志当早，存高远
一文了解碳化工艺对轻质碳酸钙形貌的影响
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：
(1)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;
(2)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;
(3)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;
(4)压滤机脱水、干燥、粉碎分级和包装。
轻质碳酸钙生产、碳化工艺流程图如下：
轻质碳酸钙生产、碳化工艺流程图▲
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(请见文章《【碳酸钙产业】晶形控制剂对轻质碳酸钙形貌的影响》)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。
1 碳化温度对碳酸钙形貌的影响
从热力学角度分析，随着温度的升高，体系中CO2 溶解度和Ca(OH)2 的溶度积会减小，导致液相中的碳酸钙过饱和度减小，降低了晶体的成核与生长速率，不利于碳化反应的进行。
从动力学角度来看，温度升高，加速了CO2 与OH-生成CO32-的反应，并提高了整个扩散步骤的传质系数，这对提高碳化速度是有利的。
实际生产中，温度较高时，晶体成核速率小于生长速率，晶体易长得过大，形成较大粒径的碳酸钙晶体;此外，温度过高，晶体各晶面的生长激活能会发生变化，使得晶体的形貌发生变化，颗粒凝聚生长，形成粒径较大的二次粒径，。
轻质碳酸钙的生产工艺及制备
轻质碳酸钙的生产工艺及制备发表时间：2020-11-30T15:32:20.960Z 来源：《基层建设》2020年第23期作者：李咪[导读] 摘要：本文简要介绍了碳酸钙产品及其分类，并对碳化法生产轻质碳酸钙的生产工艺进行了简要介绍。
安徽海螺建材设计研究院有限责任公司安徽省芜湖市 241070摘要：本文简要介绍了碳酸钙产品及其分类，并对碳化法生产轻质碳酸钙的生产工艺进行了简要介绍。
关键词：碳酸钙；轻质碳酸钙；碳化法1.碳酸钙产品简介碳酸钙是一种无机化合物，是石灰岩石（简称石灰石）的主要成分，其分子式为CaCO3，相对分子质量为100.09。
其中氧化钙（CaO）占56.03%，二氧化碳（CO2）占43.97%。
碳酸钙广泛应用于造纸、塑料、油漆涂料、橡胶、建材及医药等领域。
根据碳酸钙生产方法的不同，可以将碳酸钙分为重质碳酸钙（物理方法）、轻质碳酸钙（化学方法）。
轻质碳酸钙又称沉淀碳酸钙，简称轻钙，是将石灰石等原料煅烧生成石灰（主要成分为氧化钙）和二氧化碳，再加水消化石灰生成石灰乳（主要成分为氢氧化钙），然后再通过二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀，最后经脱水、干燥和粉碎而制得。
或者先用碳酸钠和氧化钙进行复分解反应生成碳酸钙沉淀，然后经脱水、干燥和粉碎而制得。
轻质碳酸钙的沉降体积（2.4~2.8mL/g）比重质碳酸钙的沉降体积（1.1~1.4mL/g）大，所以称之为轻质碳酸钙。
2.轻质碳酸钙生产工艺及制备碳化法是生产轻质碳酸钙比较成熟的一种工艺，将石灰石等原料煅烧成生石灰（主要成分为氧化钙）和二氧化碳，再加水消化石灰生成石灰乳（主要成分为氢氧化钙），然后再通入二氧化碳和石灰乳生成碳酸钙沉淀，最后碳酸钙沉淀经脱水、干燥和粉碎便制得轻质碳酸钙。
主要化学反应如下：轻质碳酸钙生产过程主要分为预处理、煅烧、消化、窑气净化、碳化及后续加工等，工艺流程简图详见图1。
图1 轻质碳酸钙生产工艺流程简图（1）预处理从矿山开采的石灰石作为轻质碳酸钙的生产原料需要满足一定的条件，如果粒度较大，需要破碎至75~150 mm，化学成分指标详见表2。
制备轻质碳酸钙的方法及优点
制备轻质碳酸钙的方法及优点
制备轻质碳酸钙的方法主要有两种：
1. 碳酸钙水解法：将石灰石或白垩粉加入水中反应，生成碳酸钙，并通过过滤、浓缩和干燥等步骤得到轻质碳酸钙。
优点是操作简单、成本较低，适用于大规模工业生产。
2. 气相法：通过石灰石或白垩粉的煅烧反应，生成二氧化碳和氧化钙，再与水反应生成碳酸钙，最后通过收集和干燥等步骤得到轻质碳酸钙。
优点是反应速度快、产物纯度高，适用于小规模或实验室生产。
轻质碳酸钙的优点有以下几个方面：
1. 轻质：轻质碳酸钙比传统钙粉的比重低，具有较小的密度。
这使得轻质碳酸钙在一些工业应用中具有更高的优势，如轻质混凝土的制备、建筑材料的节约等。
2. 纯度高：制备轻质碳酸钙时，通过选择纯度较高的石灰石或白垩粉作为原料，可以获得较高纯度的碳酸钙产物。
这有利于在一些精细化工领域的应用，例如制药工业中的药品配方、食品工业中的添加剂等。
3. 环保：制备轻质碳酸钙的过程中，使用的原料可以通过再生循环，减少对自然资源的消耗。
与传统的重质钙粉相比，轻质碳酸钙的制备过程中产生的固体废弃物较少，环境负担较小。
这符合可持续发展的理念。
轻质碳酸钙生产工艺简介
轻质碳酸钙生产工艺简介
轻质碳酸钙是用化学加工方法制得的。
由于它的沉降体积(2.4-2.8mL/g)比用机械方法生产的重质碳酸钙沉降体积
(1.1-1.9mL/g)大,因此被称为轻质碳酸钙。
轻质碳酸钙的生产方法有多种，但在国内的工业生产的主要是碳化法。
1)碳化法:将石灰石等原料煅烧生成石灰(主要成份为氧化钙) 和二氧化碳,再加水消化石灰生成石灰乳(主要成份为氢氧化钙),然后再通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀,最后碳酸钙沉淀经脱水、干燥和粉碎便制得轻质碳酸钙。
2)纯碱(Na2CO3)氯化钙法:在纯碱水溶液中加入氯化钙,即
可生成碳酸钙沉淀。
3)苛化碱法:在生产烧碱(NaOH) 过程中,可得到副产品轻质碳酸钙。
在纯碱水溶液中加入消石灰即可生成碳酸钙沉淀,并同时得到烧碱水溶液,最后碳酸钙沉淀经脱水、干燥和粉碎便制得轻质碳酸钙。
1000℃
CaCO3——CaO+CO2↑
CaO+H2O =Ca(OH)2
Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O
三、生产工艺
1．石灰石煅烧：在石灰窑内以木柴引燃硬煤，按6：1的比例加入石灰石和硬煤，以抽气机抽气，水炉内充分燃烧，将生成的CO2以1个大气压的压力通过洗气塔除尘，然后后通入碳酸化池中。
煅烧反应完成后，自然冷却，出灰，即可得生石灰（CaO）。
2．生石灰消化：在消化池（水泥方池）中加入生石灰，以水溶解搅拌后澄清液移入碳酸化池中。
氯化铵法制备轻质碳酸钙
4 结论
411 由于采用强碱性溶液过滤除杂质 ,Mg2 + 、Fe3 + 、 Mn2 + 等盐酸可溶性杂质及不溶性杂质可基本除净 , 所以产品纯度高 。 412 本实验选用了几种较低品位的生石灰为原料 制备碳酸钙 ,均得到了高纯度的产品 ,所以本方法可 适用于不同品位的石灰石为原料生产轻质碳酸钙 。 413 由于碳化时不经过沉淀的转化 ,所以碳化速度 快 ,生产效率高 ,且设备简单 ,投资少 ,故成本较低 。
参考文献
1 化工工业部科学技术情报研究所. 化工产品手册. 北京 : 化学工业出版 ,1985
2 化学工业出版社. 化工生产流程图解. 北京 :化学工业出 版社 ,1988
3 谢永亮. 常用小化工产品生产技术. 广州 :广东科技出版 社 ,1993
(责任编辑 李记松)
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CaO + 2NH4Cl CaO + H2O M2 + + OH M3 + + OH Ca2 + + SO24 Ca2 + + PO34 -
CaCl2 + 2NH3 + H2O Ca (OH) 2 M(OH) 2 (M = Mg、Fe 、Mn 等) M(OH) 3 (M = Fe 、Al 等)
CaSO4 Ca3 ( PO4) 2
收稿日期 2003212226 作者简介 贺中庆 (1962 年 —) ,男 ,河北邯郸人 ,讲师 。
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轻质碳酸钙生产工艺说明
轻质碳酸钙生产工艺说明轻质碳酸钙是一种常见的化工原料，广泛应用于建材、医药、橡胶、塑料等领域。
下面将就轻质碳酸钙的生产工艺做一详细的说明。
轻质碳酸钙的生产主要分为两个步骤：石灰石的煅烧和二氧化碳的反应。
石灰石的煅烧是首先需要进行的步骤。
石灰石是一种钙质矿石，主要成分是碳酸钙（CaCO3）。
石灰石经过煅烧后，其水分和二氧化碳会被去除，产生活性氧化钙（CaO），即生石灰。
生石灰的生产方法有多种，其中常用的有竖窑法和旋转窑法。
竖窑法是将石灰石块通过上部加热区域下降，经过多个温度区域，最终被加热至850-900摄氏度的下部煆烧区域，完成石灰石煅烧。
煆烧过程中，石灰石中的碳酸钙会分解为生石灰和二氧化碳，其中生石灰会附着在石灰石表面形成一层“煤灰”。
旋转窑法是将石灰石块通过一个水平旋转的大型烘干筒，在高温下进行煆烧。
在旋转窑内，石灰石块随着筒体的旋转，逐渐加热至高温区域，分解为生石灰和二氧化碳。
这种方法相比竖窑法，能够实现大批量生产，效率更高。
完成石灰石的煅烧后，下一步是与二氧化碳进行反应，得到轻质碳酸钙。
这一步骤通常是将生石灰与二氧化碳气体接触，反应生成碳酸钙。
碳酸钙的反应方法有多种，其中最常用的是气候化学法。
该方法通过将生石灰粉末喷入一个密闭的反应器中，同时通入二氧化碳气体，使其与生石灰充分接触。
在高温和高湿的环境下，生石灰与二氧化碳发生化学反应，生成碳酸钙。
由于反应具有放热性质，会产生大量的热量，需要通过冷却设备进行散热。
气候化学法生产的轻质碳酸钙具有优良的品质和较高的细度。
通过控制反应的温度、湿度和时间，可以获得不同细度和粒度的碳酸钙产品，以适应不同领域的应用需求。
除了气候化学法外，还有湿法法和氧化法等生产碳酸钙的方法。
湿法法主要用于生产较大颗粒的碳酸钙，而氧化法则是一种较新的方法，通过对煅烧后的生石灰进行高温氧化处理，生成高重力碳酸钙。
总结起来，轻质碳酸钙的生产工艺主要包括石灰石煅烧和与二氧化碳反应两个步骤。
制备轻质碳酸钙的化学式
制备轻质碳酸钙的化学式1. 引言碳酸钙是一种常见的无机化合物，化学式为CaCO3。
它具有广泛的应用领域，包括建筑材料、制药、橡胶工业等。
轻质碳酸钙是一种特殊形态的碳酸钙，在很多领域中有着独特的应用价值。
本文将介绍制备轻质碳酸钙的方法及其化学式。
2. 制备方法2.1 化学法制备2.1.1 溶液法制备溶液法是一种常用的制备轻质碳酸钙的方法。
其步骤如下：1.准备一定浓度的氢氧化钠（NaOH）溶液和一定浓度的二氧化碳（CO2）气体。
2.将NaOH溶液倒入反应容器中，加入适量水进行稀释。
3.在搅拌下缓慢通入CO2气体，同时控制反应温度。
4.反应完成后，过滤得到沉淀物。
5.对沉淀物进行干燥处理，得到轻质碳酸钙。
2.1.2 沉淀法制备沉淀法也是一种常用的制备轻质碳酸钙的方法。
其步骤如下：1.准备一定浓度的氯化钙（CaCl2）溶液和一定浓度的碳酸钠（Na2CO3）溶液。
2.将CaCl2溶液倒入反应容器中，加入适量水进行稀释。
3.在搅拌下缓慢滴加Na2CO3溶液，同时控制反应温度和pH值。
4.反应完成后，过滤得到沉淀物。
5.对沉淀物进行干燥处理，得到轻质碳酸钙。
2.2 物理法制备除了化学法制备外，还可以使用物理方法制备轻质碳酸钙。
其中一种常用的物理方法是高温热解法。
其步骤如下：1.准备一定比例的天然重质碳酸钙矿石。
2.将矿石放入高温炉中，在适当的温度下进行高温热解。
3.矿石中的重质碳酸钙分解为轻质碳酸钙和二氧化碳。
4.收集生成的轻质碳酸钙。
3. 化学式轻质碳酸钙的化学式为CaCO3。
它由一个钙离子（Ca2+）和一个碳酸根离子（CO32-）组成。
在制备过程中，无论是溶液法还是沉淀法，最终得到的产物都是以这种化学式存在的。
4. 应用领域轻质碳酸钙具有很多应用领域。
以下是一些常见的应用：4.1 塑料工业轻质碳酸钙可以作为填充剂添加到塑料中，以提高塑料的强度、硬度和耐磨性。
同时，它还可以降低塑料制品的成本。
4.2 橡胶工业在橡胶制品中加入适量的轻质碳酸钙可以增加橡胶的硬度和强度，并提高其耐老化性能。
项目十六 轻质碳酸钙生产
50~100nm
≤0.01 ≤0.01 ≤0.001
30~70nm
≤0.01 ≤0.01 ≤0.001
化学工业出版社
二、纳米碳酸钙生产原理
Ca CO3 CaO CO2 Q ⑴石灰烧制：
⑵消化反应：CaO+H2O
→ Ca(OH)2 + Q2
⑶碳化反应：Ca(OH)2
化学工业出版社
3.不同晶形碳酸钙的特点
晶形导向剂 晶体特征
小纺锤，长径比3～4 100~1000nm，
应用领域
造纸，橡胶、塑料、
涂料、胶粘剂等
纺锤体
H2O2
立方体 针状体
链状体 球形体 片状体
硫酸盐、多聚磷酸钠等
5~100nm，粒度均匀、 塑料、油墨、高档涂 分散性好、吸油值较低 料、纸张、PET薄 膜 、硅橡胶制品 晶须状，长径比＞10的 橡胶填充剂 等 单晶纤维材料
化学工业出版社
按专门用途、不同晶形、粒径大小分类
⑴ ⑵
⑶ ⑷ ⑸ ⑹ ⑺ ⑻ 专门用途 橡胶专用钙 塑料专用钙 涂料专用钙 油墨专用钙 造纸专用钙 食品专用钙 药典专用钙 生物钙 晶形分类 无规则体 纺锤体 立方体 针状体 链状体 球形体 片状体 无定型体 粒径分类 微粒钙 ＞5μm 微粉钙 1~5μm 微细钙0.1~1μm 超细钙20~100nm 超微细钙＜20nm 纳米钙1~100nm
化学工业出版社
1.生石灰生产关键技术
⑴石灰窑的选择
⑵正确处理石灰石的块度与煅烧时间、煅烧
温度的关系； ⑶石灰石煅烧速度与温度关系； ⑷石灰石煅烧过程中燃料块度与石灰质量的 关系； ⑸石灰石煅烧与风量的关系等
化学工业出版社
【精品文章】全面解析轻质碳酸钙的表面改性技术
全面解析轻质碳酸钙的表面改性技术
轻钙晶型可控、具有半补强和补强等优异特性，是目前重钙所无法具备的，因此，尽管其价格远高于重钙，生产技术也复杂得多，但在用作在许多中高档产品的功能性填料方面是重钙所无法取代的。
一、轻质碳酸钙的生产方式
重钙是采用物理研磨的方法将天然矿物直接经机械粉碎所得产品，而轻质碳酸钙则是用化学加工方法制得的。
由于轻钙的沉降体积(2.4-2.8ml/g)比用机械方法生产的重质碳酸钙沉降体积(1.1-1.9ml/g)大，因此被称为轻质碳酸钙。
化学方法又分为碳化法、苏尔维法、联钙法、苛碱法和氯化钙-苏打法五种方法，其中应用最多的是碳化法，其次是氯化钙-苏打法。
1、碳化法：其化学反应过程如下
2、氯化钙-苏打法
在纯碱水溶液中加入氯化钙进行复分解反应，并进行快速冷却而生成无定形的碳酸钙沉淀，然后经脱水、干燥和粉碎而制得沉淀碳酸钙。
采用化学方法生产的轻钙粉体粒度小（数微米以下）、粒度分布窄（可视为单分散）、粒子晶型多样（不同用途晶型要求不同）。
其他化学生产方法机理可详读《纳米碳酸钙关键技术》（颜鑫著）。
轻钙粒度及对应比表面积见下图。
二、活性碳酸钙表面改性
按是否进行表面处理可分为普通沉淀碳酸钙和活性碳酸钙。
因活性碳酸。
碳酸钙生产工艺的轻质碳酸钙制取方法
碳酸钙生产工艺的轻质碳酸钙制取方法轻质碳酸钙的生产按照碳化工艺分，目前工业化的主要有间歇鼓泡碳化工艺，多级鼓泡碳化工艺，连续喷雾碳化工艺，超重力碳化工艺四种。
1 间歇鼓泡碳化法利用塔内有效液面高度形成的静压，使压缩后的CO2气体由塔底部经过气体分布器后进入碳化塔，与悬浮液充分混合，由于气液密度差异使气泡自行由塔底上升至塔顶排出，CO2在上升过程中与悬浮液接触溶解并完成碳化吸收反应。
该过程中气泡越小，分散越好，碳化速度也就越快，CO2吸收效率也就越高，由于气泡在上升过程中所受的压力逐渐减小，气泡逐渐膨胀，静压差越大(即塔内有效液面越高)，气泡的体积变化也就越大，较大的气泡减小了气液接触面积，从而降低了碳化反应的速度和CO2的吸收效率。
鼓泡碳化反应器有三种形式：以罗茨鼓风机为打气装置的罐式碳化反应器；以压缩机为打气装置的碳化塔；带强制搅拌的碳化塔。
以罗茨鼓风机为打气装置的罐式碳化反应器，由于罗茨鼓风机可提供的气体压力较小，但打气量比较大，不能支持较高的悬浮液液面高度，因此，这种反应器设计成直径较大、高度较小的矮、粗、胖的罐式碳化反应器。
由于液位较低，气体在碳化罐内的上升距离也就小，气液接触时间较短，CO2的吸收效率较低，使得碳化时间加长。
以压缩机为打气装置的碳化反应器为细高形的碳化塔。
因为压缩机提供的压缩气体压力较高，打气量相对较小，能支持较高的液位而不能支持较大直径的碳化塔。
故此设计成细高形的。
这种碳化塔气液接触时间较长，CO2吸收比较充分，效率较高。
带搅拌鼓泡碳化塔主要靠搅拌器的叶片以及反应器内的多孔气体分配器对CO2气体进行分散剪切。
气体在反应体系内分布均匀，并且气泡较小，利于吸收，故反应速度较快，由于受设备制造的限制，一般塔的高度较低，为达到一定的生产能力，必需将直径加大。
一般的带强制搅拌碳化塔的直径比罐式碳化反应器小，高度比它高。
直径和高度都介于罐式碳化反应器和细高形碳化塔之间。
此种碳化所用的打气装置一般为压缩机。
轻质碳酸钙生产工艺
轻质碳酸钙生产工艺
轻质碳酸钙是一种常见的无机化合物，具有广泛的应用领域，例如制作建筑材料、制药、食品添加剂等。
以下是一种常用的轻质碳酸钙生产工艺流程的简要介绍。
首先，原料准备。
轻质碳酸钙的主要原料是石灰石（CaCO3）。
石灰石经过破碎、研磨处理，使其颗粒大小适合反应使用。
其次，往石灰石中加入足量的水，并加热至适当温度。
这一步骤是为了使石灰石与水发生反应，生成氢氧化钙（Ca(OH)2）。
然后，将氢氧化钙与二氧化碳（CO2）进行反应，生成轻质碳酸钙。
当二氧化碳通过氢氧化钙时，会与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水。
这一反应需要在适当的温度和压力条件下进行，通常在170°C~200°C和2-3兆帕的压力下进行。
接下来，将产生的轻质碳酸钙沉淀进行过滤、洗涤和干燥处理。
通过过滤，可以去除其中的杂质；通过洗涤，可以去除残留的碳酸钙和杂质；通过干燥，可以使碳酸钙颗粒达到所需的含水率。
最后，对于特殊要求的轻质碳酸钙产品，还可以进行进一步的处理，例如粉碎、分级等，以满足不同行业的需求。
需要注意的是，整个生产过程需要对温度、压力、反应时间等参数进行严格控制，以确保产物的质量。
同时，也需要对副产物和废水进行处理，以符合环保要求。
总体而言，轻质碳酸钙的生产工艺是一个相对简单的过程。
通过合理选择原料和进行适当的反应条件，可以高效地生产出满足不同需求的轻质碳酸钙产品。
这一工艺在实际应用中被广泛采用，为各行业提供了优质的原材料。
轻质碳酸钙的制取
轻质碳酸钙的制取碳酸钙(CaCO3)是一种广泛应用的无机盐。
它可用于水泥、钢铁、陶瓷、石灰、造纸等工业领域。
在医药、化工、食品等领域，碳酸钙也有各种应用。
由于碳酸钙具有较高的比表面积和一些独特的物理和化学特性，因此制备轻质碳酸钙已经成为一种研究重点。
本文将介绍几种制备轻质碳酸钙的方法。
1. 溶液法将钙盐和碳酸盐分别溶解于适当的溶液中，使用氧化镁(MgO)作为中和剂，在常温常压下混合两种溶液，生成沉淀。
当反应结束后，通过过滤、干燥和煅烧等过程，制备出轻质碳酸钙。
2. 液相碳化法液相碳化法是一种将气态二氧化碳(CO2)溶于水中的过程。
来自制备碳酸锶和碳酸钡的CO2溶解和碳化反应的研究表明，液相碳化法可制备出均匀分布的纳米粒子，这些粒子与空气形成一个连续的多孔结构，起到轻质化的效果。
3. 气相法气相法是将碳酸钙的颗粒通过高温处理，使用二氧化碳气体对其进行还原反应，生成轻质碳酸钙的一种方法。
在夹杂着硫酸盐等杂质的原材料中制备轻质碳酸钙，可以创造出低硫低灰的环保产品。
4. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种制备出纳米级无定形材料的技术。
其制备的轻质碳酸钙微粒的大小、形状和分散程度具有优越的可控性和抗湿性。
利用该技术，可获得形态与大小不同的碳酸钙微粒，由于其较少的牵连矩阵性质，可提供更好的电学性质。
结论通过以上四种方法，可以得到不同形态、大小的轻质碳酸钙微粒。
碳酸钙制备的轻质化对于商业应用非常重要，如在航空航天或汽车零部件中，制造出轻质、高强度且耐高温的材料具有很大的优势。
此外，每一种制备方法都有其自身的优点和限制，可以根据需要选取合适的制备技术。
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新型花瓶式 机械化石灰立窑简图
化学工业出版社
⑵正确处理石灰石的块度与煅烧时间、煅烧 温度的关系
什么叫轻烧石灰和过烧石灰？各有何特点？
轻烧石灰的特点：具有白度高、活性好、易消化、消化后的氢 氧化钙悬浮液粒子小、生产出来的PCC或纳米碳酸钙的沉降体积 值高等特点。
过烧石灰的特点：其结晶单元将逐渐按规则排列整齐，其体积比 轻烧石灰的体积最多可缩小43%，且表面发黑，具有硬度大、密 度大、活性差、消化速度慢、消化后氢氧化钙粒子粗、其产品 PCC或纳米碳酸钙的沉降体积值小等。因此，过烧石灰不仅浪费 燃料、降低了石灰窑产量，而且过烧石灰本身质量变差，将严重 影响纳米碳酸钙产品质量。
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5.窑气净化的工艺流程示意图
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6.自动上料石灰窑的自动控制系统
⑴石灰自控系统的组成： 自动上料石灰窑分为配料、上料、布料、出料、鼓风 机和温度检测6部分组成。 ⑵控制系统主要部件表：
普通轻钙
＞1μm 纺缍体 ＞98% 否 较差 较高 较差
纳米碳酸钙
＜0.1μm 晶形可控 ＞90% 是 分散难度大，对应用分散设备要求高 较低且可调控 较好
疏水性
作用
较差
填充剂
较好
填充剂、补强剂、活性剂等功能填充剂
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纳米钙与普通轻钙不仅表现在碳酸钙粒子大小的
的差别，还表现在是否进行表面改性、晶形是否 可控、CaCO3含量高低、分散性优劣、吸油值 高低、流动性和疏水性的优劣等；
+ CO2 → CaCO3 ↓+ Q3
CaCO3 + CO2 +H2O→ Ca(HCO3)2
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三、纳米碳酸钙生产的工艺流程与工艺条件
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2.纳米碳酸钙与普通轻钙和活性轻钙的工艺比较
普通轻钙→活性轻钙→ 活性纳米钙，其工艺流程的变化规律总 的来说是越来越复杂，主要区别在于： ⑴ 设备方面，纳米钙多了制冷设备、活化设备、沉降槽、解聚 分散机等。 ⑵ 添加剂方面，纳米钙多了晶形导向剂、分散剂、活性剂。 ⑶ 对原料的要求不同，纳米钙要求生石灰品质高；工艺用水要 求较高，普通轻钙可用回收过滤清液均可。
平均粒径10~100nm， 长径比为1:5~50 40~100nm 厚度100nm、平面 10~20μm 比表面积高达 橡胶中补强性能最好 的纳米碳酸钙产品焦磷酸钠、氯化锶、硫酸钠
六偏磷酸钠、EDTA与氯化 铝、顺丁稀二酸；AlCl3 硅酸钠、ZnCl2和 C18H29SO3Na 磷酸三丁酯和硼砂、有机膦
5
6
碳化温度
浆液浓度
无需控制
几乎不控制
适当控制
适当控制
严格控制
严格控制
7
8 9 10
CO2浓度
活性剂 干燥温度 解聚分级
几乎不控制
无 600~700℃ 无
适当控制
必须 300℃ 必须
严格控制
必须 120~150℃ 必须
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4.纳米钙与普通轻钙的性能比较
项目
一次粒径 晶形 CaCO3含量 表面改性与否 分散性 吸油值 流动性
专用纳米碳酸钙
橡塑专用钙 树脂油墨专用钙 ≥90 ≥85 ≤1.5 细度≤15μm 9.0~10.5
沉降体积或粒径
盐酸不溶物/% Fe含量/% Mn含量/%
2.4~2.8ml/g
≤0.1 ≤0.05 ≤0.005
≤0.1 ≤0.05 ≤0.005
2.4~2.8ml/g
≤0.01 ≤0.01 ≤0.001
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2.纳米碳酸钙的特性与分类
纳米碳酸钙——“后起之秀”，新型高档无机功能性填料、吨价 位在万元以内的纳米材料、万吨级规模的纳米产业、应用最广泛 的纳米产品。 在增韧性、补强性、透明性、触变性、流平性和消毒杀菌等应用 方面的性能，大大拓宽了纳米碳酸钙的应用领域，极大地改善和 提高了相关行业的产品性能和质量。 填充剂、添加剂、补强剂、改性剂及增白剂，以节约母料、增容 增量、降低成本、改善制品品质、增强制品功能，增加制品附加 值等。
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6.普通轻钙、活性轻钙、专用纳米钙 的主要质量控制指标比较
项目 普通轻钙 活性轻钙
干法活化 CaCO3含量/% 白度/% 水分% 125μm筛余物/% pH值 ≥98 ≥93 ≤0.4 ≤0.001 9.0~10.5 ≥92 ≤0.35 ≤0.002 9.0~10.0 ≥96 ≥95 ≤0.5 ≤0.001 9.0~10.5 ≥95 ≤0.5 ≤0.005 9.0~10.5 湿法活化
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①过小块度的石灰石将造成过烧，且易使通风不畅，浪费多。
②大块度的石灰石可能造成轻烧，
③过大块度的石灰石甚至可能造成外表过烧而里面生烧的情况，使 石灰的质量不均匀。
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2.石灰石煅烧速度与温度关系
例如：1100℃时，则每小时可烧透石灰石16mm。
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3.石灰石煅烧与风量的关系
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1.生石灰生产关键技术
⑴石灰窑的选择
⑵正确处理石灰石的块度与煅烧时间、煅烧
温度的关系； ⑶石灰石煅烧速度与温度关系； ⑷石灰石煅烧过程中燃料块度与石灰质量的 关系； ⑸石灰石煅烧与风量的关系等
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⑴石灰窑的选择
直筒机械化 石灰立窑简图
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锥形机械化 石灰立窑简图
二者在应用方面的差别主要表现为所起的宏观作
用不同，普通轻钙只能起填充剂作用，而纳米碳 酸钙除了起填充剂作用外，补强作用、改性作用 才是其真正价值的体现。
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四、纳米碳酸钙生产关键技术
1.生石灰生产关键技术
2.石灰消化关键技术 3.精浆陈化与晶形导向关键技术 4.碳化与增浓过程关键技术 5.脱水与干燥过程关键技术 6.表面改性过程关键技术
C + O2 → CO2 + 23900kJ
在鼓风时常采用过量鼓风，其过剩系数为1.05~1.1，所以实际风 量约为：7.86×1.1=8.65Nm3/kg燃料。
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表 理论上石灰生产过程的物料衡算关系 （以1吨生石灰为基准）
）
项 石灰石 目 数 1841kg 值
标煤 147.3kg
石灰石煅烧过程质量好坏与风量的关系极大。风量过大，多余的 空气将带走一些热量，造成窑气浓度下降、煤耗增加； 反之，风量过小时，氧气不足，造成燃烧不充分，产生CO，放 热少，不仅出灰率下降、浪费燃料，还容易造成石灰轻烧。 石灰石煅烧时，窑内一般采用机械强制通风。 ⑴焦炭燃烧时需要的风量计算 标准焦炭发热值为29300kJ/kg，则
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碳酸钙的吸油量与其颗粒间的空隙、表面性能、比表面积有关。
颗粒大、粒度分布均匀、表面光洁的产品，比表面积小，吸油值低； 反之，则吸油值高；
活性钙吸油值远小于普通碳酸钙。
⑴应用于塑料、涂料、油墨的纳米碳酸钙的吸油值应尽可能小。其吸 油值过大，就会增加产品黏度。因此，必须进行改性处理。 ⑵ 应用于橡胶、造纸领域的纳米碳酸钙的吸油值应在确保分散性能的 前提下尽可能大，因为吸油值大则意味着碳酸钙填料与橡胶、纸张基 质之间的附着力增大，从而发挥其补强增韧特性。 ⑶作为纳米碳酸钙产品，首先考虑的是其粒径大小，其次是分散性能 如何，再考虑如何降低其吸油值，只有这样才有实际意义。假如其分 散性不好，二次粒子团聚很历害，其比表面积会很小，这时，即使其 吸油值很低，在应用时也没有什么实际意义。
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3.不同晶形碳酸钙的特点
晶形导向剂 晶体特征
小纺锤，长径比3～4 100~1000nm，
应用领域
造纸，橡胶、塑料、
涂料、胶粘剂等
纺锤体
H2O2
立方体 针状体
链状体 球形体 片状体
硫酸盐、多聚磷酸钠等
5~100nm，粒度均匀、 塑料、油墨、高档涂 分散性好、吸油值较低 料、纸张、PET薄 膜 、硅橡胶制品 晶须状，长径比＞10的 橡胶填充剂 等 单晶纤维材料
纳米碳酸钙生产技术
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内容提要 1 2 3 4
纳米碳酸钙生产概述 纳米碳酸钙生产原理
纳米碳酸钙生产工艺流程 纳米碳酸钙生产关键技术
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一、纳米碳酸钙生产概述
碳酸钙是用量最大、用途最广的新型无机填料。轻质碳酸钙亦称 沉淀碳酸钙（Precipitated Calcium Carbonate, 简称PCC）由于原料 广、价格低、无毒性、白度高，广泛用作橡胶、塑料、造纸、涂 料、油漆、电线、电缆、油墨、电焊条、有机合成、医药、食品、 日化、饲料等行业的填料和添加剂。 用途不同对CaCO3的粒径、晶形、表面改性等有不同的要求。因 而CaCO3已成为一种系列化的产品，如日本白氏公司生产的“白 燕华”系列就有好几十种品种。不同品种应用范围不同，性能相 差很大，价格也十分悬殊。 近年来，由于CaCO3产品粒子的超细化，晶体形状的多样化以及 表面改性技术的发展，提高了CaCO3产品的应用价值，拓展了 CaCO3产品的应用领域。
50~100nm
≤0.01 ≤0.01 ≤0.001
30~70nm
≤0.01 ≤0.01 ≤0.001
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二、纳米碳酸钙生产原理
⑴石灰烧制：
CaCO3 CaO CO2 Q
⑵消化反应：CaO+H2O
→ Ca(OH)2 + Q2
⑶碳化反应：Ca(OH)2
⑷过碳化反应：
焦炭 184.1kg
空气量 1274Nm3
总抽气量 1674 Nm3