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傳統(tǒng)輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)工藝及設(shè)備
輕型碳酸鈣是一種重要的基礎(chǔ)化工原料，主要有造紙、塑料、塑料薄膜、化纖、橡膠、粘合劑、密封劑、日化、化妝品、建筑材料、涂料、油墨、油灰、蠟封、膩?zhàn)印⑨t(yī)藥、食品(口香糖、巧克力)、飼料等。輕鈣劑的作用是增加產(chǎn)品體積，降低成本；改善工藝性能(如調(diào)整粘度、流變性、硫化性能)；提高尺寸穩(wěn)定性、補(bǔ)強(qiáng)性和半補(bǔ)強(qiáng)性；改善印花性能；改善物理性能(如耐熱、消光、耐磨損、耐燃燒、耐白度、光澤等)。生產(chǎn)輕型碳酸鈣的方法。
生產(chǎn)輕型碳酸鈣的方法有多種：
(1)碳化、(2)堿氯化鈣、(3)苛化、(4)聯(lián)鈣法、(5)蘇爾維法。
在國(guó)內(nèi)，主要采用碳化方法，將石灰石原料燃燒成生灰石和二氧化碳，通過(guò)加水消化生石灰，生成石灰乳，然后通過(guò)通入二氧化碳，由石灰乳產(chǎn)生碳酸鈣沉淀，經(jīng)脫水、干燥、冷卻、粉碎、過(guò)篩，就可以生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣。
重大的化學(xué)反應(yīng)
一、石灰石鍛燒反應(yīng)。
圖像。
二、生石灰消解反應(yīng)。
caO+H2O→Ca(OH)
三、碳酸化。
在Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O之前，國(guó)內(nèi)大部分沉淀碳酸鈣生產(chǎn)廠家都是以石灰石為原料，無(wú)煙塊煤或粉煤為燃料，以一定的比例、一定的粒度，在半機(jī)械化或鐵皮機(jī)械化立窯上鍛燒，生石灰經(jīng)篩選，加一定的水，或在化灰機(jī)或化灰池中加70℃以上的熱水進(jìn)行消解反應(yīng)，制得石灰乳，再通過(guò)滾篩或曲流池、三級(jí)旋液分離器除渣，制得精漿，待碳化。
窯頂排出CO2濃度在25%以上的窯氣，經(jīng)慣性除塵器、噴淋塔、泡沫或填料塔等三級(jí)除塵冷卻后，進(jìn)入壓縮機(jī)或羅茨風(fēng)機(jī)，壓縮升壓至碳化塔。用泵將精制石灰乳注入到碳化塔中，液面高度3.5~10m(因窯氣壓力不同，高度不同)，停止噴射液體，打開(kāi)碳化塔底部窯氣進(jìn)氣閥。窯氣體在炭化塔底部自上鼓泡，CO2與精漿中的Ca(OH)2發(fā)生碳化反應(yīng)，產(chǎn)生CaCO3沉淀。
炭化反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉窯氣進(jìn)氣閥，停止炭化。開(kāi)啟炭化塔底部放漿閥門(mén)，放入稠厚池，停留1~2h后，稠液經(jīng)高位機(jī)槽進(jìn)入離心機(jī)，進(jìn)行固液分離。除濾液外的液池，部分送消化作為化灰水的補(bǔ)充，部分通過(guò)沉淀排出。過(guò)濾網(wǎng)經(jīng)過(guò)粉碎機(jī)粉碎后，送入旋轉(zhuǎn)干燥機(jī)干燥，干粉通過(guò)篩粉機(jī)或風(fēng)選機(jī)篩除渣分級(jí)，產(chǎn)品通過(guò)包裝機(jī)包裝，待銷(xiāo)。
活化碳酸鈣生產(chǎn)過(guò)程。
活化沉淀碳酸鈣生產(chǎn)工藝，分為干法和濕法兩種改性處理工藝。產(chǎn)品質(zhì)量好，活性劑用量少，但遇水解或不溶于水時(shí)，必須采用干法改性，方可使用濕法改性。
濕法改性工藝，是在生產(chǎn)沉淀碳酸鈣的過(guò)程中，在碳化塔后增加濕法處理設(shè)備，生產(chǎn)活性沉淀碳酸鈣。
干改性工藝，是在生產(chǎn)沉淀碳酸鈣的過(guò)程中，在干燥后加入干處理工藝設(shè)備，生產(chǎn)活性沉淀碳酸鈣。輕鈣制得正常后，由羅粉機(jī)篩分的合格粉末，定量輸入混合機(jī)。打開(kāi)攪拌器，蒸氣加熱到90~110℃，按要求均勻加入攪拌劑。1h后，待粉體表面完全包覆，打開(kāi)卸粉閥，放入冷卻的貯槽，冷卻后進(jìn)入氣流振動(dòng)篩系統(tǒng)，進(jìn)行篩分、裝料。
生產(chǎn)型選擇原則。
工藝流程設(shè)備的選擇原則是：從設(shè)備的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)中擇擇，綜合平衡，優(yōu)化組合。輕質(zhì)碳酸鈣/鎂(白云石法)的生產(chǎn)工藝路線基本成熟確定(兩類不同的產(chǎn)品其前部工藝過(guò)程幾乎類似)，由若干個(gè)相互關(guān)聯(lián)且相對(duì)的單元(如石灰(白云石)石鍛燒、石灰消化與灰乳精制、窯氣凈化、壓送碳化、增濃(熱解-增濃)脫水干燥、篩選等，每一個(gè)單元都依靠不同單元設(shè)備來(lái)完成任務(wù)。
以設(shè)備選型的優(yōu)劣保證了工藝技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的先進(jìn)。
依據(jù)以上原則，對(duì)工藝設(shè)備的選擇，主要應(yīng)從以下六個(gè)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)綜合平衡，得出組合。
一是生產(chǎn)能力。
機(jī)器設(shè)備的生產(chǎn)能力是指單位時(shí)間內(nèi)能夠完成的生產(chǎn)任務(wù)的數(shù)量。另一種關(guān)于機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)能力的表述是單位生產(chǎn)能力，即機(jī)械設(shè)備在單位時(shí)間內(nèi)每單位體積(體積、重量或面積)所能完成的生產(chǎn)任務(wù)量。舉例說(shuō)，石灰窯的生產(chǎn)能力是(噸石灰，每天立方米)。設(shè)備越完善，單位生產(chǎn)能力越高。
每個(gè)設(shè)備的生產(chǎn)能力是根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)的要求來(lái)選擇的。在使用定型設(shè)備時(shí)，應(yīng)力求使名義生產(chǎn)能力與實(shí)際生產(chǎn)能力相近。另外，在整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，所組合的各種設(shè)備的生產(chǎn)能力應(yīng)力求平衡，否則，如果有的設(shè)備設(shè).備能力不足，而有的設(shè)備又成為生產(chǎn)中的薄弱環(huán)節(jié)，則整個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)能力就會(huì)受制于這些薄弱環(huán)節(jié)。
機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)能力當(dāng)然是從數(shù)量上來(lái)衡量的，首先要保證所生產(chǎn)的產(chǎn)品的質(zhì)量。由于沒(méi)有質(zhì)量保證，根本談不上數(shù)量的多少。在一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，若要選擇結(jié)構(gòu)形式多樣的設(shè)備，首先要保證產(chǎn)品的質(zhì)量要求，然后選擇合適的設(shè)備。
二是消耗系數(shù)。
消耗量是指生產(chǎn)產(chǎn)品的單位重量或體積所消耗的原材料和能源的量。原材料，燃料，蒸汽，水，壓縮空氣，電力等；舉例來(lái)說(shuō)，石灰窯本身的產(chǎn)品是生石灰和窯氣(含CO2成分)，通常用每生產(chǎn)一噸生石灰所消耗的石灰石，無(wú)煙煤或焦炭的量，或煤氣、電能(含強(qiáng)力鼓風(fēng)耗電)的量來(lái)表示石灰窯的消耗系數(shù)，作為窯氣是回收用于石灰窯生石灰的副產(chǎn)品，這一副產(chǎn)品的原材料消耗在石灰窯中不再計(jì)算。
其消耗系數(shù)不與所采用的工藝路線有關(guān)，而且與所采用的設(shè)備結(jié)構(gòu)和設(shè)備組合方式密切相關(guān)。一般情況下，消耗系數(shù)越小越好，但有時(shí)為了提高原有設(shè)備的總產(chǎn)量，在整個(gè)系統(tǒng)中也允許適當(dāng)增加某一環(huán)節(jié)設(shè)備的消耗系數(shù)。提高設(shè)備效率，降低設(shè)備消耗系數(shù)；本文著重介紹了如何選擇高效、低耗的設(shè)備。
三是環(huán)境效益。
環(huán)境友好性是指在完成生產(chǎn)任務(wù)的過(guò)程中，設(shè)備或設(shè)備組合本身或通過(guò)必要的輔助設(shè)施，對(duì)所排放的廢渣、廢氣、廢水(通常稱為三廢)的凈化程度。具有良好環(huán)保性能的設(shè)備或其組合，應(yīng)配套設(shè)施簡(jiǎn)單，三廢排放達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，并能使某些三廢凈化的中間產(chǎn)品或終產(chǎn)品得到回收或再利用，以達(dá)到降耗減排的目的。
舉例來(lái)說(shuō)，碳酸鈣生產(chǎn)的干燥過(guò)程——是一種含濕濾并的動(dòng)態(tài)干燥，干燥機(jī)排出的水和碳酸鈣粉末混在一起，其中含有大量熱能的水蒸氣和空氣的混合物。直排既浪費(fèi)能源，又污染環(huán)境，采用了與之配套的收集回收裝置(潮汽除塵器)的干燥機(jī)，不防止了污染，還回收了碳酸鈣半成品和大量的熱能，達(dá)到了降耗減排的雙效。
四是價(jià)格。
由于設(shè)備價(jià)格影響著工廠投資的規(guī)模，所以有必要采用簡(jiǎn)單、實(shí)用、廉價(jià)的設(shè)備。有些設(shè)備雖然復(fù)雜，價(jià)格昂貴，但卻能提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加生產(chǎn)能力，延長(zhǎng)使用壽命，在防止污染、減少消耗方面效果，而且在經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)合理性的核算之后，也有必要使用這種價(jià)格較高的設(shè)備。
五是管理費(fèi)。
管理層的開(kāi)支包括人力成本，維護(hù)和維修成本等。生產(chǎn)成本降低了，產(chǎn)品成本也相應(yīng)降低了。但管理費(fèi)并非一個(gè)孤立的因素。比如，如果設(shè)備不能高度自動(dòng)化，則管理費(fèi)用會(huì)降低，但投資會(huì)大幅增加。例如石灰窯，目前我國(guó)碳酸鈣/鎂行業(yè)有些企業(yè)已采用微電腦控制全自動(dòng)機(jī)械立窯，收到了良好的單位產(chǎn)量、產(chǎn)品質(zhì)量和低成本效果，但其投資卻幾乎是一般機(jī)械立窯的1-2倍。所以它的采用不能單邊考慮，必須結(jié)合企業(yè)的能力、條件具體分析，擇擇。
六是產(chǎn)品費(fèi)用。
在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)品成本是所有經(jīng)濟(jì)效應(yīng)的綜合反映.機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)是否完善，性能是否適應(yīng)是影響產(chǎn)品成本的重要因素。例如用石灰石(白云石)、石灰消化和灰乳精制碳酸鈣和碳酸鎂的生產(chǎn)工藝，以及窯氣凈化和壓送，碳化增濃，(熱解)增濃等工藝。
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