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輕質碳酸鈣生産工藝及方法

2018-08-04 07:09:00 5476

從外輕質碳酸鈣的生産來看,與中相比在自動化控制和環保措施上都比較先進,外的輕質碳酸鈣多應用于生産漿狀的産品因而在造紙業中應用的比較廣泛。外的相關工藝技術指標和我內的標准有所區別,從整體上來看,比我內的更加適應輕質碳酸鈣用戶的需求。輕質碳酸鈣生産工藝主要分爲兩種:間歇鼓泡式碳化工藝,連續噴霧式碳化工藝。

1、傳統輕質碳酸鈣的生産方法

傳統輕質CaCO3生産工藝工業中輕質碳酸鈣傳統生産工藝是以石灰石爲原料,石灰石在超過900℃煅燒,生成生石灰並釋放出CO2。其生産工藝程爲:石灰緞燒—熟石灰消化—石灰乳碳化—固液分離—幹燥—包裝。主要化學反應如下:

石灰石煅燒,釋放出CO2           CaCO3CaO+CO2                    (1)

石灰(氧化鈣)與水反應生成消石灰     CaO+H2OCa(OH)2                 (2)

CO2被注入消石灰,反應生成輕質碳酸鈣  Ca(OH)2+CO2CaCO3+H2O     (3)

2、鋼渣生産輕質CaCO3工藝

鋼渣醋酸法生産輕質CaCO3的工藝爲:醋酸介質將鈣離子從鋼渣中提取出來、硅的去除、CO2的溶解與碳酸化反應、純淨碳酸鈣沉澱生成及過濾分離4個過程。

主要化學反應如下:

醋酸介質提取鋼渣中

Ca2+CaSiO3+2CH3COOH → Ca2++2CH3COO-+SiO2+H2O           (4)

利用NaOH進行堿化

Ca(CH3COO)2+2NaOH → 2CH3COONa+Ca(OH)2                     (5)

碳酸化反應

Ca(OH)2+CO2 → CaCO3+H2O                                       (6)

3、硝酸浸取磷石膏鈣渣制備高品質輕質碳酸鈣

粗制Ca(NO3)2溶液:用適量硝酸溶液浸取磷石膏鈣渣,反應至無氣泡産生,過濾,除去硝酸不溶物,得到含雜質的粗制Ca(NO3)2溶液.雜質主要成分是Fe(NO3)3Al(NO3)3Mn(NO3)2等可溶性硝酸鹽,以及SO2-4PO3-4等陰離子。

精制Ca(NO3)2溶液:在粗制Ca(NO3)2溶液中通入NH3,調節溶液pH值,進行調堿除雜.此時,溶液中的Al3+Fe3+Mn2+等陽離子生成氫氧化物而不溶,SO2-4PO3-4等陰離子生成鈣鹽而不溶,過濾將這些幹擾雜質除去,得到精制Ca(NO3)2溶液.相關化學反應方程式有:

M2++2OH-→M(OH)2(M=FeMn); Ca2++ SO2-4CaSO4

M3++3OH-→M(OH)3(M=FeAl); 3Ca2++ 2PO3-4Ca3(PO4)2

碳化:將精制後的Ca(NO3)2溶液稀釋到定體積轉移至四頸燒瓶中,控制反應溫度,以及NH3CO2氣體的流量,進行碳化.化學反應方程式如下:

Ca(NO3)2+2NH3+CO2+H2O→CaCO3+2NH4NO3

洗滌:將沉澱過濾,進行多次洗滌,至濾液中無硝酸根離子爲止。    

幹燥:將洗滌後的沉澱在120℃的烘箱中幹燥2h即可得到輕質碳酸鈣産品。

4、氯化铵法制備輕質碳酸鈣

生石灰與NH4Cl反應生成CaCl2NH3,過量的生石灰與水反應生成Ca(OH)2,溶液呈強堿性。除堿金屬離子外的其他金屬離子如Mg2+Fe3+Mn2+等生成氫氧化物而不溶,除鹵素離子外的其他陰離子如SO2-4.PO3-4生成鈣鹽而不溶,它們與其他不溶性雜質可通過過濾除去。濾液通入CO2碳化生成CaCO3沉澱,過濾、洗滌可除去其他可溶性雜質。反應式如下:

CaO+2NH4Cl → CaCl2+2NH3+H2O

CaO+H2O → Ca(OH)2

M2++OH- → M(OH)2 (M=MgFeMn)

M3++OH- → M(OH)3 (M=FeAl)

Ca2++SO2- → 4CaSO4

Ca2++PO3- → 4Ca3(PO4)2

CaCl2+2NH3+CO2+H2O → CaCO3+2NH4Cl

過濾出的CaCO3母液即NH4Cl溶液可循環使用。

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