輕質系列碳酸鈣關鍵技術

輕質系列碳酸鈣關鍵技術

所屬類別

科技 >> 化工 >> 精細化工

作者：顏鑫、盧雲峰 等著

叢書名：

出版日期：2016年6月 書號：978-7-122-26688-0

開本：B5 710×1000　1/16 裝幀：精 版次：1版1次 頁數：388頁

本書以納米碳酸鈣的生產過程為主線，以普通沉澱碳酸鈣和活性沉澱碳酸鈣的生產過程為輔線，以普通工業沉澱碳酸鈣化工行業標準為指南，從生產角度闡述了輕質系列碳酸鈣原料生產、生石灰生產、石灰乳生產、乾法氫氧化鈣生產、碳酸鈣晶形控制、粒徑大小控制、產品增白技術、沉降體積控制技術、游離鹼控制技術、碳化與表面改性、脫水和乾燥等生產過程的關鍵技術，以及大型碳酸鈣生產企業資源綜合利用和廢水梯級循環利用關鍵技術、高濃度CO2生產納米碳酸鈣關鍵技術等。系統介紹了納米碳酸鈣生產過程的主要設備與自動控制技術。

目錄

1輕質碳酸鈣工業概述1

1.1輕質碳酸鈣工業歷史和現狀1

1.1.1世界輕質碳酸鈣工業的發展歷史和現狀1

1.1.2中國輕質碳酸鈣工業的發展歷史和現狀3

1.1.3中國納米碳酸鈣工業的發展歷史和現狀6

1.2碳酸鈣的分類及其鑑別方法8

1.2.1碳酸鈣工業的分類8

1.2.2按照是否進行表面處理分類9

1.2.3按其專門的用途分類9

1.2.4按照輕質碳酸鈣的不同晶形和形貌分類10

1.2.5按粒徑進行分類15

1.3輕質碳酸鈣的主要技術指標15

1.3.1普通輕鈣、活性輕鈣、專用納米鈣的主要質量控制指標比較15

1.3.2輕質碳酸鈣的主要技術指標分析比較16

1.4納米碳酸鈣與普通輕鈣和活性輕鈣的工藝比較20

1.4.1工藝流程圖的比較20

1.4.2工藝條件的比較24

1.4.3納米碳酸鈣與普通輕鈣的性能比較25

1.5輕質碳酸鈣產品的物化性質26

1.5.1輕質碳酸鈣產品的物理性質26

1.5.2輕質碳酸鈣產品的主要化學性質27

1.6納米碳酸鈣產品的主要納米特性29

1.6.1量子尺寸效應及其主要表現30

1.6.2表面效應的主要表現31

1.6.3小尺寸效應的主要表現32

1.6.4巨觀量子隧道效應的主要表現35

2輕質（納米）碳酸鈣的關鍵生產技術36

2.1輕質(納米)碳酸鈣產品對生產原料的關鍵要求36

2.1.1對石灰石的關鍵要求36

2.1.2輕質(納米)碳酸鈣生產對燃料的關鍵要求39

2.1.3輕質(納米)碳酸鈣對生石灰的關鍵要求42

2.1.4輕質(納米)碳酸鈣對碳化氣的關鍵要求42

2.1.5輕質(納米)碳酸鈣對工藝用水的關鍵要求43

2.2輕質(納米)碳酸鈣對生石灰生產的關鍵技術44

2.2.1石灰石的塊度與煅燒時間、溫度的關係44

2.2.2石灰石煅燒速率與溫度關係45

2.2.3對固體燃料塊度的要求47

2.2.4石灰石煅燒與風量的關係47

2.2.5輕燒石灰與過燒石灰49

2.2.6石灰窯的熱效率與燃料配比50

2.2.7自動上料石灰窯的自動控制系統50

2.2.8石灰活性與原生碳酸鈣的關係51

2.2.9石灰石煅燒質量控制關鍵技術51

2.2.10石灰立窯的操作規程52

2.2.11石灰立窯常見故障及其處理技術54

2.3消化的關鍵技術55

2.3.1石灰消化的基本原理與工藝流程55

2.3.2石灰乳製備及精製的關鍵技術56

2.3.3石灰乳波美度與質量百分濃度的關係57

2.3.4熟漿波美度與質量百分濃度的關係59

2.3.5消化過程工藝條件的最佳化59

2.3.6精漿陳化的關鍵技術62

2.3.7乾法氫氧化鈣生產的關鍵技術63

2.4碳化過程的關鍵技術64

2.4.1結晶導向的關鍵技術64

2.4.2分散的關鍵技術67

2.4.3碳化過程質量控制的關鍵技術69

2.4.4碳化工藝控制的關鍵技術74

2.4.5熟漿陳化的關鍵技術78

2.5表面改性的關鍵技術79

2.5.1表面活化改性的必要性79

2.5.2碳酸鈣分子的結構模型80

2.5.3活性碳酸鈣的結構模型示意圖81

2.5.4活化機理探討84

2.5.5常用的表面活性劑和改性方法85

2.5.6表面活性劑的選擇原則93

2.5.7碳酸鈣的表面處理工藝95

2.5.8納米碳酸鈣表面改性新技術101

2.5.9國內表面活化改性技術的現狀及存在問題104

2.5.10我國納米碳酸鈣表面改性技術的發展方向106

2.6脫水與乾燥關鍵技術108

2.6.1納米碳酸鈣脫水關鍵技術108

2.6.2納米碳酸鈣乾燥關鍵技術108

2.7輕質(納米)碳酸鈣生產過程常見質量問題及處理關鍵技術119

2.7.1漿液(熟漿)質量百分濃度與波美度的關係處理不當119

2.7.2輕質碳酸鈣生產鹼度偏高的原因及控制措施121

2.7.3PCC白度控制及化學增白關鍵技術123

2.7.4輕鈣生產過程降鎂關鍵技術124

2.7.5沉降體積大小的控制關鍵技術125

2.7.6粒度大小控制技術126

2.8大型碳酸鈣企業資源綜合利用共性與關鍵技術127

2.8.1鈣化工系列產品的金字塔規劃127

2.8.2大型碳酸鈣礦山資源綜合利用核心工藝128

2.8.3石灰煅燒燃料選擇與原煤處理核心工藝流程132

2.8.4大型碳酸鈣企業廢水梯級循環利用及零排放新工藝133

2.9高濃度CO2生產納米碳酸鈣的關鍵技術138

2.9.1高濃度CO2生產納米碳酸鈣的有利條件分析138

2.9.2高濃度二氧化碳聯產納米碳酸鈣的工藝流程142

2.9.3高濃度CO2生產納米碳酸鈣的生產技術特點142

2.10納米碳酸鈣、普通輕鈣、磚胚聯合生產綠色新工藝143

2.10.1納米碳酸鈣生產過程中的三廢數量144

2.10.2納米碳酸鈣、普通輕鈣、磚胚聯合生產綠色新工藝146

3生產輕質(納米)碳酸鈣的主要設備149

3.1石灰石原料準備工段的主要設備149

3.1.1石灰石原料的特點149

3.1.2石灰石的礦石開採149

3.1.3石灰石選礦與加工的生產流程150

3.1.4選礦與加工設備151

3.2石灰窯及其附屬設備154

3.2.1石灰窯的選擇154

3.2.2主要附屬設備156

3.2.3窯氣淨化系統工藝及主要設備157

3.2.4直線振動篩160

3.2.5THG型高效斗式提升機161

3.3消化機的選擇161

3.3.1輕質(納米)碳酸鈣生產對消化機的基本要求162

3.3.2箱式消化機的結構特點162

3.3.3迴轉式後排消化機163

3.3.4消化機的自動控制164

3.4漿液精製設備166

3.4.1初級分離設備166

3.4.2多級旋液分離器167

3.5鼓泡碳化塔及窯氣壓縮設備的選擇168

3.5.1鼓泡碳化塔的選擇168

3.5.2空壓機和羅茨鼓風機的選擇169

3.5.3制冷機的選擇170

3.6增濃脫水及設備的選擇172

3.6.1斜板增濃器172

3.6.2固液分離設備173

3.7乾燥設備的選擇176

3.7.1輕鈣專用導熱油加熱滾筒連續乾燥機176

3.7.2盤式連續乾燥器179

3.7.3旋轉閃蒸乾燥器180

3.7.4鏈(帶)式乾燥器181

3.7.5槳葉式乾燥機182

3.7.6LXG型螺旋輸送機183

3.8乾法改性設備183

3.8.1CM型連續式粉體複合改性機的結構特點184

3.8.2CM型連續式粉體複合改性機的特點184

3.8.3CM型連續式粉體複合改性機的工作原理184

3.9解聚篩分及包裝設備186

3.9.1QS160型氣流篩分機186

3.9.2自動定量包裝機的工作原理187

4三級連續加壓鼓泡碳化新工藝189

4.1三級連續加壓鼓泡碳化法的局部流程、說明及其分析189

4.1.1工藝流程說明189

4.1.2工藝流程特點分析190

4.1.3三級連續鼓泡碳化新工藝的優勢與不足194

4.2三級連續加壓鼓泡碳化法的理論基礎195

4.2.1碳化反應是氣液固\[Ca(OH)2(s)\]固\[CaCO3(s)\]四相反應體系195

4.2.2連續鼓泡碳化塔為擬平推流反應器195

4.2.3碳化過程的化學反應機理196

4.2.4碳化過程的傳質模型四膜模型199

4.3連續鼓泡碳化法的工藝流程205

4.4碳化反應過程工藝條件分析205

4.4.1碳化反應溫度對產品晶形和粒徑的影響205

4.4.2漿液濃度對產品晶形和粒徑的影響206

4.4.3CO2氣體的濃度對產品晶形和粒徑的影響208

4.4.4碳化氣體流量對產品平均粒徑和反應時間的影響209

4.4.5晶形導向劑的加入時間對碳酸鈣晶形和粒徑的影響209

4.4.6攪拌速度對碳酸鈣晶形和粒徑大小的影響211

4.5連續鼓泡碳化過程物料衡算212

4.5.1消化過程的物料衡算212

4.5.2石灰乳的配製213

4.5.3碳化過程的物料衡算213

4.5.4活性劑的物料衡算214

4.5.5碳化後處理工序的物料衡算214

4.5.6主要物料衡算表215

4.6連續鼓泡碳化新工藝的熱量衡算215

4.6.1連續消化機的熱量衡算215

4.6.2副產蒸汽的連續消化罐的熱量衡算216

4.6.3碳化塔的熱量衡算218

4.6.4帶式串閃蒸二級乾燥系統的熱量衡算219

5輕質(納米)碳酸鈣聯合生產新工藝222

5.1中小型氮肥廠聯產輕質（納米）碳酸鈣關鍵技術222

5.1.1中型氮肥廠聯產輕質（納米）碳酸鈣可行性分析222

5.1.2中型氮肥廠聯產輕質（納米）碳酸鈣碳化過程的化學反應機理及分析223

5.1.3碳化過程的終點判斷224

5.1.4尿素生產過程的未反應氣對碳化反應速率和產品質量的影響225

5.1.5中型氮肥廠聯產納米碳酸鈣的新工藝流程及流程分析225

5.1.6小氮肥廠聯產輕質碳酸鈣新工藝228

5.1.7氮肥廠聯產納米碳酸鈣的套用前景231

5.2電石渣聯產輕質(納米)碳酸鈣的關鍵技術231

5.2.1電石渣的套用研究綜述232

5.2.2用電石渣製備輕質(納米)碳酸鈣的基本原理233

5.2.3電石渣聯產輕質(納米)碳酸鈣工藝流程234

5.2.4電石渣生產輕質(納米)碳酸鈣工藝流程235

5.2.5電石渣聯產輕質(納米)碳酸鈣的套用前景236

5.3硝酸廠聯產輕質(納米)碳酸鈣關鍵技術236

5.3.1硝酸廠聯產輕質(納米)碳酸鈣的可行性和有利條件236

5.3.2“三聯產綠色新工藝”流程238

5.3.3硝酸廠聯產納米碳酸鈣的效益分析239

5.4純鹼廠聯產輕質(納米)碳酸鈣241

5.4.1聯鹼廠聯產輕質(納米)碳酸鈣的可行性與優勢242

5.4.2“四聯產綠色新工藝”流程與特點242

5.4.3“四聯產綠色工藝”的效益分析244

5.5紙廠鍋爐尾氣聯產造紙專用PCC新工藝246

5.5.1紙廠鍋爐尾氣聯產造紙專用PCC新工藝246

5.5.2紙廠鍋爐尾氣聯產造紙專用PCC關鍵技術247

5.5.3紙廠鍋爐尾氣聯產造紙專用PCC新工藝經濟效益分析248

5.6高檔捲菸紙專用PCC生產關鍵技術249

5.6.1高檔捲菸紙專用PCC平均粒徑及粒度分布控制技術250

5.6.2高檔捲菸紙專用PCC的沉降體積控制技術252

5.6.3游離鹼控制技術256

5.7滷水淨化工藝中PCC回收質量控制關鍵技術256

5.7.1目前石灰煙道氣滷水淨化工藝的缺陷257

5.7.2滷水淨化工藝中PCC回收質量控制關鍵技術257

6輕質(納米)碳酸鈣生產過程檢驗與分析關鍵技術261

6.1初級原料檢驗與分析關鍵技術261

6.1.1石灰石分析關鍵技術261

6.1.2煤焦分析關鍵技術265

6.1.3水分析關鍵技術268

6.2二級原料檢驗與分析關鍵技術274

6.2.1生石灰質量檢驗與分析關鍵技術274

6.2.2碳化氣各組分檢驗與分析關鍵技術274

6.3中間產品檢驗與分析關鍵技術284

6.3.1石灰乳檢驗與分析關鍵技術284

6.3.2碳化過程中碳酸鈣懸乳液碳化度的測定286

6.3.3碳酸鈣濾餅及乾燥過程中水分的測定286

6.4納米碳酸鈣產品質量的檢驗與分析關鍵技術287

6.4.1納米碳酸鈣產品質量的國家標準287

6.4.2納米碳酸鈣產品套用性能指標的檢驗與分析關鍵技術287

6.5分析檢驗儀器一覽292

7輕質(納米)碳酸鈣套用關鍵技術293

7.1輕質(納米)碳酸鈣在塑膠工業中套用的關鍵技術293

7.1.1輕質(納米)碳酸鈣填料在塑膠中的重要作用293

7.1.2輕質(納米)碳酸鈣在塑膠中填充的關鍵技術295

7.1.3塑膠母料關鍵技術296

7.1.4輕質(納米)碳酸鈣在塑膠工業中套用的前景299

7.2輕質(納米)碳酸鈣填充在橡膠製品中的關鍵技術300

7.2.1輕質(納米)碳酸鈣在橡膠中的填充作用300

7.2.2輕質(納米)碳酸鈣在橡膠中填充的關鍵技術300

7.2.3輕質(納米)碳酸鈣在橡膠工業中的套用前景301

7.3輕質(納米)碳酸鈣在膠黏劑、密封膠工業中套用的關鍵技術301

7.3.1輕質(納米)碳酸鈣用在膠黏劑、密封膠中的作用301

7.3.2膠黏劑、密封膠中對納米碳酸鈣的幾個關鍵技術要求302

7.3.3輕質(納米)碳酸鈣在膠黏劑、密封膠工業中套用的前景303

7.4輕質(納米)碳酸鈣在塗料工業中套用的關鍵技術304

7.4.1輕質(納米)碳酸鈣填充在塗料中的作用304

7.4.2輕質(納米)碳酸鈣在塗料工業中套用的關鍵技術304

7.4.3輕質(納米)碳酸鈣在塗料工業中套用的前景305

7.5輕質(納米)碳酸鈣在造紙工業中套用的關鍵技術305

7.5.1輕質(納米)碳酸鈣在紙張中的重要作用305

7.5.2輕質(納米)碳酸鈣在造紙工業套用的關鍵技術306

7.5.3輕質(納米)碳酸鈣在造紙工業的套用前景309

7.5.4風頭正勁的“石頭紙”生產技術310

7.6納米碳酸鈣在油墨工業中套用的關鍵技術314

7.6.1納米碳酸鈣在油墨工業中的重要作用314

7.6.2油墨工業對納米碳酸鈣的個性化要求314

7.6.3影響納米碳酸鈣在油墨中套用的關鍵技術315

7.6.4納米碳酸鈣在油墨工業中的套用前景316

7.7輕質(納米)碳酸鈣在保健食品、飼料工業、醫藥工業與日化套用的關鍵技術316

7.8在針狀矽灰石晶體表面納米修飾套用的技術317

7.8.1矽灰石針狀纖維表面納米化修飾及改性工藝流程318

7.8.2產品性能測試319

7.8.3矽灰石針狀纖維表面納米化修飾及改性產品套用的前景326

8納米碳酸鈣安全生產與環境保護關鍵技術327

8.1納米碳酸鈣安全生產關鍵技術327

8.1.1工藝過程安全生產關鍵技術327

8.1.2碳酸鈣生產的化工單元安全技術330

8.2碳酸鈣生產的環境保護關鍵技術334

8.2.1碳酸鈣生產中的粉塵及其治理334

8.2.2碳酸鈣生產中的廢水及其治理338

8.2.3碳酸鈣生產中的廢渣及其治理339

9輕質系列碳酸鈣生產技術的未來展望341

9.1我國輕質系列碳酸鈣工業存在的主要問題341

9.1.1結構與規模問題341

9.1.2體制與技術問題342

9.1.3工藝和工程設計問題342

9.1.4企業管理與人員素質問題343

9.2碳酸鈣依然是朝陽工業343

9.2.1從已開發國家來看碳酸鈣行業343

9.2.2從中國的角度來看碳酸鈣行業發展前景345

9.3納米碳酸鈣生產技術的發展展望346

9.3.1管理要科學化、系統化346

9.3.2設備要現代化、精密化347

9.3.3人員要知識化、專業化349

9.3.4產品要系列化、精細化349

9.3.5活化技術複合化350

9.3.6乾燥工序組合化350

9.3.7系統工程化351

9.3.8套用研究與基礎理論研究要雙管齊下351

附錄一碳酸鈣生產常用數據353

1. CO2在水中的溶解度(101.3kPa)353

2.氫氧化鈣在水中的溶解度353

3.碳酸鈣在15℃水中的溶解度354

4. Ca(OH)2和CaCO3的密度與質量分數對照(25℃)354

5.常用液體的重要物理性質(20℃,101.3kPa)354

6.目數與粒度(微米)對照表(美國標準)355

7.常用篩網規格型號(平織)355

8.常用篩網(材料為304或316)規格型號(斜織)355

9.乾空氣的物理性質(101.3kPa)356

10.常用氣體的重要物理性質(101.3kPa)356

附錄二普通工業沉澱碳酸鈣化工行業標準(HG/T2226—2010)358

附錄三工業活性沉澱碳酸鈣化工行業標準(HG/T 2567—2006)370

附錄四納米碳酸鈣國家標準(GB/T 19590—2011)378

參考文獻385