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1、化学工业出版社化学工业出版社纳米碳酸钙生产技术纳米碳酸钙生产技术化学工业出版社化学工业出版社内容提要内容提要 2纳米碳酸钙生产原理纳米碳酸钙生产原理纳米碳酸钙生产原理纳米碳酸钙生产原理31纳米碳酸钙生产概述纳米碳酸钙生产概述4纳米碳酸钙生产关键技术纳米碳酸钙生产关键技术纳米碳酸钙生产关键技术纳米碳酸钙生产关键技术纳米碳酸钙生产工艺流程纳米碳酸钙生产工艺流程纳米碳酸钙生产工艺流程纳米碳酸钙生产工艺流程化学工业出版社化学工业出版社一、纳米碳酸钙生产概述一、纳米碳酸钙生产概述v碳酸碳酸钙钙是用量最大、用途最广的新型无机填料。是用量最大、用途最广的新型无机填料。轻质轻质碳酸碳酸钙钙亦称亦称沉淀碳酸沉淀
2、碳酸钙钙 Precipitated Calcium Carbonate, Precipitated Calcium Carbonate, 简简称称PCCPCC 由于原由于原料广、价格低、无毒性、白度高，广泛用作橡胶、塑料、造料广、价格低、无毒性、白度高，广泛用作橡胶、塑料、造纸纸、涂料、油漆、涂料、油漆、电线电线、电缆电缆、油墨、油墨、电焊电焊条、有机合成、医条、有机合成、医药药、食、食品、日化、品、日化、饲饲料等行料等行业业的填料和添加的填料和添加剂剂。v用途不同用途不同对对CaCO3CaCO3的粒径、晶形、外表改性等有不同的要求。因的粒径、晶形、外表改性等有不同的要求。因而而CaCO3Ca
3、CO3已成已成为为一种系列化的一种系列化的产产品，如日本白氏公司生品，如日本白氏公司生产产的的“白白燕燕华华系列就有好几十种品种。不同品种系列就有好几十种品种。不同品种应应用范用范围围不同，性能相不同，性能相差很大，价格也十分差很大，价格也十分悬悬殊。殊。v近年来，由于近年来，由于CaCO3CaCO3产产品粒子的超品粒子的超细细化，晶体形状的多化，晶体形状的多样样化以及化以及外表改性技外表改性技术术的开展，提高了的开展，提高了CaCO3CaCO3产产品的品的应应用价用价值值，拓展了，拓展了CaCO3CaCO3产产品的品的应应用用领领域。域。化学工业出版社化学工业出版社vv碳酸钙工业，重质碳酸钙
4、，特点碳酸钙工业，重质碳酸钙，特点碳酸钙工业，重质碳酸钙，特点碳酸钙工业，重质碳酸钙，特点vv 轻质碳酸钙，特点轻质碳酸钙，特点轻质碳酸钙，特点轻质碳酸钙，特点vv普通轻质碳酸钙：普通轻质碳酸钙：普通轻质碳酸钙：普通轻质碳酸钙：1 110m10m，5m2/g5m2/g左右，填充功能；左右，填充功能；左右，填充功能；左右，填充功能；vv微细碳酸钙：微细碳酸钙：微细碳酸钙：微细碳酸钙：0.10.11m1m，101020m2/g20m2/g，半补强效能；，半补强效能；，半补强效能；，半补强效能；vv超细活性碳酸钙：超细活性碳酸钙：超细活性碳酸钙：超细活性碳酸钙：0.010.010.1m0.1m 11
5、00nm 1100nm ，202080m2/g80m2/g，较高的补强效能。俗称纳米级碳酸钙简称，较高的补强效能。俗称纳米级碳酸钙简称，较高的补强效能。俗称纳米级碳酸钙简称，较高的补强效能。俗称纳米级碳酸钙简称NCCNCC或或或或NPCCNPCC。化学工业出版社化学工业出版社vv纳米碳酸钙纳米碳酸钙纳米碳酸钙纳米碳酸钙“后起之秀，新型高档无机功能性填料、吨价后起之秀，新型高档无机功能性填料、吨价后起之秀，新型高档无机功能性填料、吨价后起之秀，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、应用最广泛位在万元以内的
6、纳米材料、万吨级规模的纳米产业、应用最广泛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。的纳米产品。的纳米产品。的纳米产品。vv在增韧性、补强性、透明性、触变性、流平性和消毒杀菌等应用在增韧性、补强性、透明性、触变性、流平性和消毒杀菌等应用在增韧性、补强性、透明性、触变性、流平性和消毒杀菌等应用在增韧性、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
7、高了相关行业的产品性能和质量。提高了相关行业的产品性能和质量。提高了相关行业的产品性能和质量。提高了相关行业的产品性能和质量。 vv填充剂、添加剂、补强剂、改性剂及增白剂，以节约母料、增容填充剂、添加剂、补强剂、改性剂及增白剂，以节约母料、增容填充剂、添加剂、补强剂、改性剂及增白剂，以节约母料、增容填充剂、添加剂、补强剂、改性剂及增白剂，以节约母料、增容增量、降低本钱、改善制品品质、增强制品功能，增加制品附加增量、降低本钱、改善制品品质、增强制品功能，增加制品附加增量、降低本钱、改善制品品质、增强制品功能，增加制品附加增量、降低本钱、改善制品品质、增强制品功能，增加制品附加值等。值等。值等。值
8、等。 化学工业出版社化学工业出版社按专门用途、不同晶形、粒径大小分类按专门用途、不同晶形、粒径大小分类化学工业出版社化学工业出版社化学工业出版社化学工业出版社化学工业出版社化学工业出版社4.碳酸钙粒度划分、尺寸范围及检测手段碳酸钙粒度划分、尺寸范围及检测手段 化学工业出版社化学工业出版社v沉降体积初步表示碳酸钙粒度的大小沉降体积初步表示碳酸钙粒度的大小v吸油值大小判断产品结构吸油值大小判断产品结构v用亲水性和疏水性判断是否活化用亲水性和疏水性判断是否活化v用比外表积、电镜照片判断是否微细用比外表积、电镜照片判断是否微细 v采用白度仪测定白度采用白度仪测定白度化学工业出版社化学工业出版社v碳酸钙
9、的吸油量与其颗粒间的空隙、外表性能、碳酸钙的吸油量与其颗粒间的空隙、外表性能、比外表积有关。比外表积有关。v颗粒大、粒度分布均匀、外表光洁的产品，比外颗粒大、粒度分布均匀、外表光洁的产品，比外表积小，吸油值低；反之，那么吸油值高；表积小，吸油值低；反之，那么吸油值高；v活性钙吸油值远小于普通碳酸钙。活性钙吸油值远小于普通碳酸钙。v应用于塑料、涂料、油墨的纳米碳酸钙的吸油应用于塑料、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。度。因此，必须进行改性处理。v 应用于橡胶、造纸领域的纳米碳酸钙的吸油应用于
10、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，因为吸值应在确保分散性能的前提下尽可能大，因为吸油值大那么意味着碳酸钙填料与橡胶、纸张基质油值大那么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。之间的附着力增大，从而发挥其补强增韧特性。v作为纳米碳酸钙产品，首先考虑的是其粒径大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。假设其分散性不油值，只有这样才有实际意义。假设其分散性不好，二次粒子团聚很历害，其比外表积会很小，好，二次粒子团聚很历害，
11、其比外表积会很小，这时，即使其吸油值很低，在应用时也没有什么这时，即使其吸油值很低，在应用时也没有什么实际意义。实际意义。化学工业出版社化学工业出版社6.普通轻钙、活性轻钙、专用纳米钙普通轻钙、活性轻钙、专用纳米钙的主要质量控制指标比较的主要质量控制指标比较 化学工业出版社化学工业出版社二、纳米碳酸钙生产原理二、纳米碳酸钙生产原理v石灰烧制：石灰烧制： v消化反响：消化反响：CaO+H2O Ca(OH)2 + Q2v碳化反响：碳化反响：Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + Q3v过碳化反响：过碳化反响：v CaCO3 + CO2 +H2O Ca(HCO3)2化学工业出版社化学工业出版社三
12、、纳米碳酸钙生产的工艺流程与工艺条件三、纳米碳酸钙生产的工艺流程与工艺条件化学工业出版社化学工业出版社 v普通轻钙普通轻钙活性轻钙活性轻钙 活性纳米钙，其工艺流程的变化规律总的活性纳米钙，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：来说是越来越复杂，主要区别在于：v 设备方面，纳米钙多了制冷设备、活化设备、沉降槽、解聚分设备方面，纳米钙多了制冷设备、活化设备、沉降槽、解聚分散机等。散机等。v 添加剂方面，纳米钙多了晶形导向剂、分散剂、活性剂。添加剂方面，纳米钙多了晶形导向剂、分散剂、活性剂。v 对原料的要求不同，纳米钙要求生石灰品质高；工艺用水要求对原料的要求不同，纳米钙要求生石灰
13、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。较高，普通轻钙可用回收过滤清液均可。v 普通轻钙生产中，工艺用水可以全部实现循环利用，而单纯的普通轻钙生产中，工艺用水可以全部实现循环利用，而单纯的纳米钙工艺用水是不能循环使用的，其过滤清液往往必须排放，纳米钙工艺用水是不能循环使用的，其过滤清液往往必须排放，容易造成污染。容易造成污染。化学工业出版社化学工业出版社3.普通轻钙、活性轻钙和活性纳米钙普通轻钙、活性轻钙和活性纳米钙的工艺条件比较的工艺条件比较 化学工业出版社化学工业出版社 化学工业出版社化学工业出版社v纳米钙与普通轻钙不仅表现在碳酸钙粒子大小的纳米钙与普通轻钙不仅表现在碳酸钙
14、粒子大小的的差异，还表现在是否进行外表改性、晶形是否的差异，还表现在是否进行外表改性、晶形是否可控、可控、CaCO3含量上下、分散性优劣、吸油值含量上下、分散性优劣、吸油值上下、流动性和疏水性的优劣等；上下、流动性和疏水性的优劣等；v二者在应用方面的差异主要表现为所起的宏观作二者在应用方面的差异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表达。才是其真正价值的表达。化学工业出版社化学工业出版社四、纳米碳酸钙生产关键技术四、纳米碳酸钙生
15、产关键技术v v v v4.碳化与增浓过程关键技术 v5.脱水与枯燥过程关键技术 化学工业出版社化学工业出版社v石灰窑的选择石灰窑的选择v正确处理石灰石的块度与煅烧时间、煅烧正确处理石灰石的块度与煅烧时间、煅烧温度的关系；温度的关系；v石灰石煅烧速度与温度关系；石灰石煅烧速度与温度关系；v石灰石煅烧过程中燃料块度与石灰质量的石灰石煅烧过程中燃料块度与石灰质量的关系；关系；v石灰石煅烧与风量的关系等石灰石煅烧与风量的关系等 化学工业出版社化学工业出版社直筒机械化直筒机械化石灰立窑简图石灰立窑简图石灰窑的选择石灰窑的选择化学工业出版社化学工业出版社锥形机械化锥形机械化石灰立窑简图石灰立窑简图 化学
16、工业出版社化学工业出版社新型花瓶式新型花瓶式机械化石灰立窑简图机械化石灰立窑简图 化学工业出版社化学工业出版社vv什么叫轻烧石灰和过烧石灰？各有何特点？什么叫轻烧石灰和过烧石灰？各有何特点？什么叫轻烧石灰和过烧石灰？各有何特点？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、消化后的氢氧轻烧石灰的特点：具有白度高、活性好、易消化、消化后的氢氧轻烧石灰的特点：具有白度高、活性好、易消化、消化后的氢氧轻烧石灰的特点：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、生产出来的化钙悬浮液粒子小、生产出来的化钙悬浮液粒子小、生产出来的化钙悬浮液粒子小、生产出
17、来的PCCPCC或纳米碳酸钙的沉降体积值或纳米碳酸钙的沉降体积值或纳米碳酸钙的沉降体积值或纳米碳酸钙的沉降体积值高等特点。高等特点。高等特点。高等特点。vv过烧石灰的特点：其结晶单元将逐渐按规那么排列整齐，其体积过烧石灰的特点：其结晶单元将逐渐按规那么排列整齐，其体积过烧石灰的特点：其结晶单元将逐渐按规那么排列整齐，其体积过烧石灰的特点：其结晶单元将逐渐按规那么排列整齐，其体积比轻烧石灰的体积最多可缩小比轻烧石灰的体积最多可缩小比轻烧石灰的体积最多可缩小比轻烧石灰的体积最多可缩小43%43%，且外表发黑，具有硬度大、，且外表发黑，具有硬度大、，且外表发黑，具有硬度大、，且外表发黑，具有硬度大、
18、密度大、活性差、消化速度慢、消化后氢氧化钙粒子粗、其产品密度大、活性差、消化速度慢、消化后氢氧化钙粒子粗、其产品密度大、活性差、消化速度慢、消化后氢氧化钙粒子粗、其产品密度大、活性差、消化速度慢、消化后氢氧化钙粒子粗、其产品PCCPCC或纳米碳酸钙的沉降体积值小等。因此，过烧石灰不仅浪费或纳米碳酸钙的沉降体积值小等。因此，过烧石灰不仅浪费或纳米碳酸钙的沉降体积值小等。因此，过烧石灰不仅浪费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，将严重燃料、降低了石灰窑产量，而且过烧石灰本身质量
19、变差，将严重燃料、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。影响纳米碳酸钙产品质量。影响纳米碳酸钙产品质量。影响纳米碳酸钙产品质量。 正确处理石灰石的块度与煅烧时间、煅烧正确处理石灰石的块度与煅烧时间、煅烧温度的关系温度的关系化学工业出版社化学工业出版社过小块度的石灰石将造成过小块度的石灰石将造成过小块度的石灰石将造成过小块度的石灰石将造成过烧过烧过烧过烧，且易使通风不畅，浪费多。，且易使通风不畅，浪费多。，且易使通风不畅，浪费多。，且易使通风不畅，浪费多。大块度的石灰石可能造成大块度的石灰石可能造成大块度的石灰石可能造成大块度的石灰石可能造成轻烧轻烧轻烧轻烧，
20、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。石灰的质量不均匀。石灰的质量不均匀。石灰的质量不均匀。化学工业出版社化学工业出版社例如：例如：例如：例如：11001100时，那么每小时可烧透石灰石时，那么每小时可烧透石灰石时，那么每小时可烧透石灰石时，那么每小时可烧透石灰石16mm16mm。 化学工业出版社化学工业出版社 v石灰石煅烧过程质量好坏与风量的关系极大。风量过大，多余的石灰石煅烧过程质量好坏与
21、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；空气将带走一些热量，造成窑气浓度下降、煤耗增加；v反之，风量过小时，氧气缺乏，造成燃烧不充分，产生反之，风量过小时，氧气缺乏，造成燃烧不充分，产生CO，放，放热少，不仅出灰率下降、浪费燃料，还容易造成石灰轻烧。热少，不仅出灰率下降、浪费燃料，还容易造成石灰轻烧。v石灰石煅烧时，窑内一般采用机械强制通风。石灰石煅烧时，窑内一般采用机械强制通风。v焦炭燃烧时需要的风量计算焦炭燃烧时需要的风量计算v标准焦炭发热值为标准焦炭发热值为29300kJ/kg，那么，那么vC + O2 CO2 + 23900kJv3/kg燃料。燃
22、料。化学工业出版社化学工业出版社表表 理论上石灰生产过程的物料衡算关系理论上石灰生产过程的物料衡算关系以以1吨生石灰为基准吨生石灰为基准化学工业出版社化学工业出版社 v影响石灰窑热效率的固有因素主要有：石灰影响石灰窑热效率的固有因素主要有：石灰窑的高径比、耐火砖砌层的厚度、保温层厚窑的高径比、耐火砖砌层的厚度、保温层厚度、保温材料的选择，以及布料器、卸灰器度、保温材料的选择，以及布料器、卸灰器等附件设备有关。操作过程工艺参数的调节等附件设备有关。操作过程工艺参数的调节 。v煅烧煅烧1000kg的石灰石一般理论上需要白煤的石灰石一般理论上需要白煤8085kg， 热效率为热效率为7075%时，实际
23、上约时，实际上约为为110130kg。化学工业出版社化学工业出版社v提高石灰窑热效率提高石灰窑热效率 的措施：的措施：v控制窑气出窑温度在控制窑气出窑温度在150以下，控制生石灰以下，控制生石灰出窑温度在出窑温度在80以下；以下；v窑内耐火砖需要定期更换检修，保温层要有足窑内耐火砖需要定期更换检修，保温层要有足够的厚度，性能处于良好状态；够的厚度，性能处于良好状态；v燃煤或焦炭的水分含量要低于燃煤或焦炭的水分含量要低于3%；v固体燃料的粒度要比较均匀，石灰内残碳量应固体燃料的粒度要比较均匀，石灰内残碳量应低于总量的低于总量的1%。v实际生产中通过对出窑石灰质量进行不间断的分实际生产中通过对出窑
24、石灰质量进行不间断的分析检验，来不断优化石灰窑的各项工艺参数，不析检验，来不断优化石灰窑的各项工艺参数，不能刻意追求石灰石中碳酸钙的分解率达能刻意追求石灰石中碳酸钙的分解率达100%，宁愿选择宁愿选择9495%的石灰烧成率，也不愿意让石的石灰烧成率，也不愿意让石灰过烧，这是实现节能减排和保证石灰活性的双灰过烧，这是实现节能减排和保证石灰活性的双重需要。重需要。化学工业出版社化学工业出版社化学工业出版社化学工业出版社 v石灰自控系统的组成：石灰自控系统的组成：v自动上料石灰窑分为配料、上料、布料、出料、鼓风自动上料石灰窑分为配料、上料、布料、出料、鼓风机和温度检测机和温度检测6局部组成。局部组成
25、。v控制系统主要部件表：控制系统主要部件表：化学工业出版社化学工业出版社v工作原理工作原理v首先把生产石灰所需的合格原料石灰石、无烟首先把生产石灰所需的合格原料石灰石、无烟煤，储存在原料仓中。在配料系统中，通过给煤，储存在原料仓中。在配料系统中，通过给料机把原料放入称量斗，用电子称准确称量，称料机把原料放入称量斗，用电子称准确称量，称量后，进入单斗，再由单斗卷扬机沿着斜桥把混量后，进入单斗，再由单斗卷扬机沿着斜桥把混合料运至炉顶受料斗，通过电磁振动机，均匀而合料运至炉顶受料斗，通过电磁振动机，均匀而定量给料，由炉顶旋转布料器完成炉内布料，炉定量给料，由炉顶旋转布料器完成炉内布料，炉料靠自重克服
26、煤气流的浮力而缓慢向下运动，相料靠自重克服煤气流的浮力而缓慢向下运动，相继通过预热带、煅烧带、冷却带。继通过预热带、煅烧带、冷却带。v炉料在下降过程中与炽热的上升煤气流进行着复炉料在下降过程中与炽热的上升煤气流进行着复杂的热交换，并伴随着石灰石的分解和生石灰的杂的热交换，并伴随着石灰石的分解和生石灰的晶粒的发育成长过程，当全过程完成时，也被助晶粒的发育成长过程，当全过程完成时，也被助燃空气冷却降温至燃空气冷却降温至4060，然后由出灰机卸到，然后由出灰机卸到炉外完成整个生产过程。炉外完成整个生产过程。化学工业出版社化学工业出版社二、消化关键技术二、消化关键技术 v消化过程的热化学方程式如下：消
27、化过程的热化学方程式如下：vCaO(s)+H2O(l) Ca(OH)2vMg(OH)2+H2O(l) Mg(OH)2v采用热水和新鲜石灰消化有利于提高石灰乳的采用热水和新鲜石灰消化有利于提高石灰乳的质量质量化学工业出版社化学工业出版社 化学工业出版社化学工业出版社v石灰乳质量首先取决于具有良好活性的生石灰，生石灰的活石灰乳质量首先取决于具有良好活性的生石灰，生石灰的活性又主要受石灰石矿的化学组成、煅烧窑型、燃料类型、煅性又主要受石灰石矿的化学组成、煅烧窑型、燃料类型、煅烧温度、煅烧时间、石灰石和固体燃料块度、生石灰运输方烧温度、煅烧时间、石灰石和固体燃料块度、生石灰运输方式与存放时间等因素影响
28、。式与存放时间等因素影响。v有了良好活性的生石灰，石灰乳的活性就完全取决于消化过有了良好活性的生石灰，石灰乳的活性就完全取决于消化过程。如何提高石灰消化过程石灰乳质量，关键在于选择适宜程。如何提高石灰消化过程石灰乳质量，关键在于选择适宜的消化机种类、优化消化工艺条件、并选用适宜的仪表设备的消化机种类、优化消化工艺条件、并选用适宜的仪表设备以提高消化机自动控制水平。以提高消化机自动控制水平。化学工业出版社化学工业出版社石灰乳波美度与质量百分浓度的关系石灰乳波美度与质量百分浓度的关系 标准曲线与裕丰钙业工作曲线对照图标准曲线与裕丰钙业工作曲线对照图波美度波美度1.1115质量百分浓度质量百分浓度
29、化学工业出版社化学工业出版社消化机的根本要求消化机的根本要求v节能、环保、产量大。这要求消化机消化速度快，收率高，单位容积产量节能、环保、产量大。这要求消化机消化速度快，收率高，单位容积产量大，消化时热损失小，物料始终可以处在沸腾状态；可以利用生产过程余热大，消化时热损失小，物料始终可以处在沸腾状态；可以利用生产过程余热来预热化灰给水，节约能源，有效降低生产本钱；此外，还可配套三废处理来预热化灰给水，节约能源，有效降低生产本钱；此外，还可配套三废处理设备，实现环保生产。设备，实现环保生产。v连续生产，操作简便，可配套连续生产，操作简便，可配套DCS、PLC及各种在线仪表，实现自动控制。及各种在
30、线仪表，实现自动控制。消化机的自动化程度高，石灰乳浓度调节方便，可根据工艺条件调节石灰乳消化机的自动化程度高，石灰乳浓度调节方便，可根据工艺条件调节石灰乳浓度；消化机的机械化程度高，操作控制容易，上灰、消化、除尘、除渣、浓度；消化机的机械化程度高，操作控制容易，上灰、消化、除尘、除渣、完全实现机械化，劳动强度低，操作环境好。完全实现机械化，劳动强度低，操作环境好。v石灰乳生产质量稳定可控。石灰乳浓度高可长期稳定在石灰乳生产质量稳定可控。石灰乳浓度高可长期稳定在2030%以上，降以上，降低水的消耗、质量好，缩短碳化时间，同时可使石灰乳洁白、细腻，有利低水的消耗、质量好，缩短碳化时间，同时可使石灰
31、乳洁白、细腻，有利于提高产品白度。于提高产品白度。v石灰原料要求不严，并能实现自动清渣。生石灰质量可能出现轻烧、中烧石灰原料要求不严，并能实现自动清渣。生石灰质量可能出现轻烧、中烧和过烧，要求消化机能适应不同类型生石灰。因此，消化机必须到达使轻烧和过烧，要求消化机能适应不同类型生石灰。因此，消化机必须到达使轻烧灰能自动排石核、排渣，使过烧灰、低活性石灰能完全消化；同时，消化机灰能自动排石核、排渣，使过烧灰、低活性石灰能完全消化；同时，消化机清渣要求非常便利，将可将石核、灰渣自动提出机外。清渣要求非常便利，将可将石核、灰渣自动提出机外。化学工业出版社化学工业出版社消化过程工艺条件的优化消化过程工
32、艺条件的优化 v：回转消化机回转消化机 、消化池、槽式消化机、消化池、槽式消化机 v 化学工业出版社化学工业出版社消化机的自动控制消化机的自动控制v消化过程如果实现自动控制，消化机采用变频调速消化过程如果实现自动控制，消化机采用变频调速控制，操作、控制容易，消化、除渣完全实现机械控制，操作、控制容易，消化、除渣完全实现机械化，仅需化，仅需1人操作，劳动强度低，操作环境好，可人操作，劳动强度低，操作环境好，可实现清洁生产。实现清洁生产。v可见，通过对各种工艺参数实行自动检测、调节和可见，通过对各种工艺参数实行自动检测、调节和对整个生产过程进行最优控制和管理，才能实现连对整个生产过程进行最优控制和
33、管理，才能实现连续、稳定的生产，才可以提高生产率和产品质量，续、稳定的生产，才可以提高生产率和产品质量，降低本钱、改善劳动条件、保障生产平安。降低本钱、改善劳动条件、保障生产平安。化学工业出版社化学工业出版社消化机的自动控制原理消化机的自动控制原理v石灰消化工艺属于中小化工工程，一般在实践中采用了石灰消化工艺属于中小化工工程，一般在实践中采用了工业工业PC+PLC的方式组成超小型的方式组成超小型DCS系统，既满足了石系统，既满足了石灰消化工艺的要求，也将自控系统的本钱降低。其自动灰消化工艺的要求，也将自控系统的本钱降低。其自动控制原理图如下：控制原理图如下：化学工业出版社化学工业出版社v通过冲
34、板流量计来自动调节消化机的石灰进料量；通过冲板流量计来自动调节消化机的石灰进料量；v通过温度传感器来自动调节消化用热水和冷水的比例；通过温度传感器来自动调节消化用热水和冷水的比例；v通过转子流量计和数字密度计来自动调节石灰乳浓度；通过转子流量计和数字密度计来自动调节石灰乳浓度；v通过酸度计自动检测和控制石灰乳的饱和度来控制石灰的消耗量。通过酸度计自动检测和控制石灰乳的饱和度来控制石灰的消耗量。v 自动控制系统主要部件自动控制系统主要部件化学工业出版社化学工业出版社 消化机自动控制的工艺流程消化机自动控制的工艺流程 TIA温度指示与远转；温度指示与远转； AIA密度指示与远传；密度指示与远传；
35、FIA流量指示与远传；流量指示与远传； LIA液位指示与远传；液位指示与远传； AV调节阀；调节阀； 化学工业出版社化学工业出版社v消化机的自动控制的原理如下：自控系统采用消化机的自动控制的原理如下：自控系统采用SIMATIC S7-300系统，组态软件选用系统，组态软件选用WinCC作为监视软件，消化机启动后，物料作为监视软件，消化机启动后，物料经冲板流量计送到消化机中，根据物料流量反响到经冲板流量计送到消化机中，根据物料流量反响到PLC中，热水中，热水调节阀开启，向消化机中参加调节阀开启，向消化机中参加6570左右热水，当消化机中有左右热水，当消化机中有浆液溢流出来时，由浓度计或密度计进行
36、浓度检测，调节阀的开浆液溢流出来时，由浓度计或密度计进行浓度检测，调节阀的开度转而由浓度计反响信号调节，消化机出口的浆液浓度稳定在度转而由浓度计反响信号调节，消化机出口的浆液浓度稳定在27%，当消化机内温度到达，当消化机内温度到达100时，冷水阀开启向消化机内参时，冷水阀开启向消化机内参加冷水，使消化机温度保持在加冷水，使消化机温度保持在100以上。以上。v由由PLC采集来自进料检测冲板流量计、出料检测密度计的采集来自进料检测冲板流量计、出料检测密度计的420mA标准信号，输出模拟量控制变频进料机的进料量，调节阀标准信号，输出模拟量控制变频进料机的进料量，调节阀的进水量，并设有水压、流量低限报
37、警，设备可全自动运行，大的进水量，并设有水压、流量低限报警，设备可全自动运行，大大减轻工人的劳动强度。大减轻工人的劳动强度。v实现自动控制主要是对石灰乳浓度、温度、流量、液位、成分等实现自动控制主要是对石灰乳浓度、温度、流量、液位、成分等工艺参数进行自动检测，获得可靠的数据。再经控制系统对数据工艺参数进行自动检测，获得可靠的数据。再经控制系统对数据进行比较、运算，然后发出指令操纵调节阀的开度而实现。进行比较、运算，然后发出指令操纵调节阀的开度而实现。化学工业出版社化学工业出版社三、精浆陈化、结晶、分散关键技术三、精浆陈化、结晶、分散关键技术 v1.精浆陈化的实质：精浆陈化的实质：v使石灰进一步
38、消化完全的过程，可以提高石灰的利用使石灰进一步消化完全的过程，可以提高石灰的利用率，很大程度上防止产品出现包裹返碱现象；率，很大程度上防止产品出现包裹返碱现象；v使一定时间内的浆液浓度、温度、活性等物化性质完使一定时间内的浆液浓度、温度、活性等物化性质完全相同，从而使产品质量在一定时期内保持良好的稳定全相同，从而使产品质量在一定时期内保持良好的稳定性；性；v陈化过程中降低浆液温度至常温，可有效地降低制冷陈化过程中降低浆液温度至常温，可有效地降低制冷的能耗。同时，随着温度的降低，将使的能耗。同时，随着温度的降低，将使Ca(OH)2浆液的浆液的黏度下降。黏度下降。化学工业出版社化学工业出版社v 晶
39、形导向的理论晶形导向的理论v 纯粹的工艺导向技术纯粹的工艺导向技术v 添加助剂的导向技术添加助剂的导向技术v 分散技术的理论根底分散技术的理论根底v 无机分散技术无机分散技术v有机分散技术有机分散技术v 分散处理与外表改性活化的区别：时间、添分散处理与外表改性活化的区别：时间、添加剂种类、目的加剂种类、目的化学工业出版社化学工业出版社四、碳化与熟浆陈化关键技术四、碳化与熟浆陈化关键技术v间歇鼓泡碳化法等间歇鼓泡碳化法等v沉降体积控制技术沉降体积控制技术v粒径大小控制技术粒径大小控制技术v过碳化控制关键技术过碳化控制关键技术v熟浆陈化技术熟浆陈化技术化学工业出版社化学工业出版社五、外表改性关键技
40、术五、外表改性关键技术 v 化学工业出版社化学工业出版社 v CaCO3(aq)+2RCOO- Ca(RCOO)2(s)+CO32- vCa (OH)2 (aq) +2RCOO- Ca(RCOO)2(s)+2OH- vCa2+2RCOO- Ca(RCOO)2(s)vCaHCO3+2RCOO- Ca(RCOO)2(s)+HCO3-vCa(OH)+ +2RCOO- Ca(RCOO)2(s)+OH- vCaCO3+H2O+2RCOO- Ca(RCOO)2(s)+HCO3-+OH-化学工业出版社化学工业出版社 及改性反响v脂肪酸脂肪酸(盐盐)外表改性碳酸钙外表改性碳酸钙化学工业出版社化学工业出版社磷酸
41、酯外表改性碳酸钙磷酸酯外表改性碳酸钙化学工业出版社化学工业出版社钛酸酯对碳酸钙的外表改性钛酸酯对碳酸钙的外表改性 化学工业出版社化学工业出版社铝酸酯对碳酸钙的外表改性铝酸酯对碳酸钙的外表改性 应用实例：用铝酸酯应用实例：用铝酸酯DL-411-A改性碳酸钙用量为碳酸钙重量改性碳酸钙用量为碳酸钙重量的的1.2%，预热至，预热至100120，10分钟后，参加铝酸酯进行分钟后，参加铝酸酯进行捏合并参加其它助剂如硬脂酸、有机醇等。但含羧基、羟基捏合并参加其它助剂如硬脂酸、有机醇等。但含羧基、羟基的助剂应在铝酸酯活化碳酸钙的助剂应在铝酸酯活化碳酸钙34分钟后进行。分钟后进行。化学工业出版社化学工业出版社
42、v 干法外表处理工艺干法外表处理工艺v干法活化过程中，常温下呈固态的偶联剂，铝酸酯偶联剂等，干法活化过程中，常温下呈固态的偶联剂，铝酸酯偶联剂等，如果直接以固体形式参加活化釜中，其包覆可能存在不均匀如果直接以固体形式参加活化釜中，其包覆可能存在不均匀性，像局部偶联剂没有熔化而造成包覆不均匀。性，像局部偶联剂没有熔化而造成包覆不均匀。v这需要改偶联剂的直接参加为先熔化后喷雾参加，或者直接这需要改偶联剂的直接参加为先熔化后喷雾参加，或者直接参加时采取适当延长改性包覆时间、适当提高改性温度和加参加时采取适当延长改性包覆时间、适当提高改性温度和加快搅拌速率等措施来解决干法外表改性不均匀问题。快搅拌速率
43、等措施来解决干法外表改性不均匀问题。v 粉碎与外表改性合二为一工艺粉碎与外表改性合二为一工艺v .枯燥与外表改性合二为一工艺枯燥与外表改性合二为一工艺化学工业出版社化学工业出版社v湿法外表处理就是直接把外表处理剂或分散剂参加到已经增浓处湿法外表处理就是直接把外表处理剂或分散剂参加到已经增浓处理的碳酸钙悬浮液中，充分搅拌使外表处理剂均匀地涂复于碳酸理的碳酸钙悬浮液中，充分搅拌使外表处理剂均匀地涂复于碳酸钙外表进行外表处理。在水中外表处理剂或分散剂直接和碳酸钙钙外表进行外表处理。在水中外表处理剂或分散剂直接和碳酸钙作用，其明显的优势是：吸附均匀、粒径较细、能耗低、外表性作用，其明显的优势是：吸附均
44、匀、粒径较细、能耗低、外表性质呈现多样性等，具有很好的包覆效果，超细活性钙常采用该法。质呈现多样性等，具有很好的包覆效果，超细活性钙常采用该法。 v所谓常温湿法活化，主要是利用高浓度碳化气、加压碳化、非冷所谓常温湿法活化，主要是利用高浓度碳化气、加压碳化、非冷冻常温碳化等前提下，利用碳化反响放热使体系温度提高到冻常温碳化等前提下，利用碳化反响放热使体系温度提高到5060，碳化反响后趁热参加事先调制好的外表活性剂进行改，碳化反响后趁热参加事先调制好的外表活性剂进行改性处理。可见，常温湿法活化并不是真正意义上的常温活化，只性处理。可见，常温湿法活化并不是真正意义上的常温活化，只是充分利用了碳化反响
45、放热而无需对活化体系进行加热，从而降是充分利用了碳化反响放热而无需对活化体系进行加热，从而降低了活化过程的能耗。因此，纳米碳酸钙生产企业在借鉴常温湿低了活化过程的能耗。因此，纳米碳酸钙生产企业在借鉴常温湿法活化工艺时，需要充分考虑各自的实际情况，切忌生搬硬套。法活化工艺时，需要充分考虑各自的实际情况，切忌生搬硬套。化学工业出版社化学工业出版社六、纳米碳酸钙脱水生产的控制关键技术六、纳米碳酸钙脱水生产的控制关键技术 v纳米碳酸钙的脱水设备一般采用板框过滤器，经板框脱水的物料纳米碳酸钙的脱水设备一般采用板框过滤器，经板框脱水的物料含水一般为含水一般为50%55%。v纳米碳酸钙的颗粒尺度小于纳米碳酸
46、钙的颗粒尺度小于100nm，而通常的滤布材料孔径多在，而通常的滤布材料孔径多在十几微米到几十微米之间，因而过滤时纳米碳酸钙有穿漏现象。十几微米到几十微米之间，因而过滤时纳米碳酸钙有穿漏现象。v在新滤布过滤初始阶段，这种穿漏现象比较明显，初期滤液较为在新滤布过滤初始阶段，这种穿漏现象比较明显，初期滤液较为浑浊，应采用较低的过滤操作压力，使纳米颗粒在过滤介质上浑浊，应采用较低的过滤操作压力，使纳米颗粒在过滤介质上“架桥，从而减少纳米碳酸钙颗粒的穿透损失，当滤液变澄清后架桥，从而减少纳米碳酸钙颗粒的穿透损失，当滤液变澄清后再加大到正常操作压力。再加大到正常操作压力。v滤液中不可防止地含有一定量穿透的
47、纳米碳酸钙滤液中不可防止地含有一定量穿透的纳米碳酸钙24%，可，可经沉降后局部回收利用。经沉降后局部回收利用。 化学工业出版社化学工业出版社七、纳米碳酸钙枯燥过程的质量控制关键技术七、纳米碳酸钙枯燥过程的质量控制关键技术 v纳米碳酸钙的枯燥过程不仅仅只是除掉物料中的水分，也影响产纳米碳酸钙的枯燥过程不仅仅只是除掉物料中的水分，也影响产品的白度和分散性能。品的白度和分散性能。v如果枯燥过度，会造成颗粒外表的活性剂焦化，影响产品白度；如果枯燥过度，会造成颗粒外表的活性剂焦化，影响产品白度；v如果枯燥不均匀，局部枯燥速度过快，会造成物料外表硬结而影如果枯燥不均匀，局部枯燥速度过快，会造成物料外表硬结而影响其分散性响其分散性v即使整体水分合格而局部水分偏高，也会影响到纳米碳酸钙的应即使整体水分合格而局部水分偏高，也会影响到纳米碳酸钙的应用性能。用性能。v因此，对纳米碳酸钙的枯燥应充分考虑枯燥的均匀性、枯燥速度，因此，对纳米碳酸钙的枯燥应充分考虑枯燥的均匀性、枯燥速度，以防止过度枯燥等因素。以防止过度枯燥等因素。v对纳米碳酸钙的枯燥通常采用多级组合式枯燥方式效果较好。对纳米碳酸钙的枯燥通常采用多级组合式枯燥方式效果较好。v枯燥温度应控制低于枯燥温度应控制低于120，以防止活性剂焦化而影响产品的白，以防止活性剂焦化而影响产品的白度和分散性能。度和分散性能。
