輕質(zhì)碳酸鈣沉降體積的控制研究進(jìn)展

/輕質(zhì)碳酸鈣沉降體積的掌控討論進(jìn)展輕質(zhì)碳酸鈣的沉降體積是產(chǎn)品質(zhì)量的一項(xiàng)緊要指標(biāo)，體積的大小與產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)品的性能有著緊密的聯(lián)系，在生產(chǎn)過(guò)程中如何掌控產(chǎn)品的體積是企業(yè)較難掌控的一項(xiàng)指標(biāo)。以上這些都能影響產(chǎn)品的沉降體積，特別是把產(chǎn)品穩(wěn)定到肯定體積時(shí)，就更難掌控，從目前的企業(yè)生產(chǎn)情形來(lái)看，企業(yè)在調(diào)整體積時(shí)，常常更換原材料，其重要原因就是石灰石的氧化鈣含量，硬度和密度，要達(dá)到肯定要求，石灰石遍布于自然界，但從實(shí)際考慮，由于石灰石生成的時(shí)代不同導(dǎo)致石灰石的晶體結(jié)構(gòu)不同，不是全部的石灰石都能做沉淀碳酸鈣，輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)的工藝要依據(jù)石灰石的特點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)，高體積的產(chǎn)品，要選擇適合高體積產(chǎn)品的石灰石，否則就會(huì)顯現(xiàn)“巧媳婦難做無(wú)米之炊”的尷尬局面。在原材料有保障的條件下，煅燒的溫度也特別緊要。煅燒的溫度直接與石灰的活性有關(guān)，石灰的活性越高體積就越大。為什么生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣石灰要輕燒，其目的就是為了提高石灰的活性，石灰活性度取決于它的組織結(jié)構(gòu)，石灰的組織結(jié)構(gòu)與煅燒溫度、煅燒時(shí)間緊密相關(guān)，包括它的體積密度、氣孔率、比表面積、氧化鈣的晶體尺寸，晶體越小表面積就越大；氣孔率越高，石灰活性就越高，化學(xué)反應(yīng)本領(lǐng)就越強(qiáng)。要想取得高活性的石灰，除了窯型以外，還要對(duì)石灰石的粒度、煤的質(zhì)量要求進(jìn)行選擇，以保證煅燒所需的條件，才能達(dá)到生產(chǎn)高活性石灰的目的。石灰與水的反應(yīng)稱(chēng)為石灰的消化反應(yīng)，石灰消化前必需將石灰中的雜質(zhì)和過(guò)小顆粒清除掉，由于這些清除掉的東西是過(guò)燒的石灰和煤的雜質(zhì)，過(guò)燒石灰的氣孔率低，表面積小，消化時(shí)水分子進(jìn)入石灰內(nèi)部較為困難，消化速度較慢，灰乳的粒度粗，分散性差，難于精制和碳化。高活性的石灰消化速度較快，在煅燒過(guò)程中很難將每一顆粒的石料都變成高活性石料，所以除了煅燒提高石灰活性外，消化過(guò)程提高活性也是一種有效途徑。因此在生產(chǎn)過(guò)程中要從以下三個(gè)環(huán)節(jié)加以掌控：一是碎裂，石灰的粒度越小其表面積就越大，消化時(shí)就越快越完全，所以企業(yè)將石灰碎裂消化可提高石灰消化速度，從而得到粒度細(xì)、分散性好的石灰乳，消化反應(yīng)也稱(chēng)放熱反應(yīng)，所以石灰消化的溫度要保持在沸騰狀態(tài)。二是熱水消化，通過(guò)提高水的溫度來(lái)彌補(bǔ)石灰活性不足的缺陷。三是陳化，從消化機(jī)出來(lái)的乳液，要進(jìn)行精制，精制前對(duì)乳液進(jìn)行陳化，通過(guò)陳化對(duì)未消化的氧化鈣進(jìn)行充分消化，陳化時(shí)間的長(zhǎng)短與產(chǎn)品的體積有著很大的關(guān)系。漿液陳化是輕鈣生產(chǎn)的必備環(huán)節(jié)，既能調(diào)解濃度又能掌控溫度。從目前的消化情況來(lái)看，企業(yè)重視消化的量，而對(duì)消化的質(zhì)重視不夠，各類(lèi)石灰消化設(shè)備基本都能充足生產(chǎn)所需，而如何充足石灰消化的質(zhì)量才是真正所要思考的問(wèn)題。碳化的濃度是指單位體積的精制灰乳中所含的Ca（OH）2總量，精灰乳的濃度越高，精灰乳中的Ca（OH）2粒子就越多，Ca（OH）2的液固界面面積就越大，Ca（OH）2固相的溶解阻力就越小，在碳化速度較高的碳化反應(yīng)前期，假如精灰乳濃度越高，并在碳化反應(yīng)前期將Ca（OH）2總量的90%反應(yīng)完，則越有利于提高整個(gè)碳化速度和沉降體積；相反，若精灰乳的濃度過(guò)低，則由于精灰乳中的Ca（OH）2粒子少，Ca（OH）2的液固界面面積小，Ca（OH）2固相的溶解阻力大，會(huì)使碳化反應(yīng)前期消失，碳化反應(yīng)一開(kāi)始就進(jìn)入碳化反應(yīng)后期，而碳化反應(yīng)后期的碳化速度較低（漸漸降至零），從而降低整個(gè)碳化速度和沉降體積。濃度的高處與低處與灰乳的精制有很大的關(guān)系，沉淀碳酸鈣的沉降體積是碳化過(guò)程的目標(biāo)函數(shù)，沉降體積越大，產(chǎn)品碳酸鈣的質(zhì)量就越高。沉降體積重要取決于CaCO3晶體的粒度，粒度越小，沉降體積越大。過(guò)度飽和較高時(shí)，CaCO3的晶核形成速度大于其晶體生長(zhǎng)速度，CaCO3晶體的粒度較小，這對(duì)提高產(chǎn)品碳酸鈣的沉降體積有利；相反，溫度上升，過(guò)飽和度較低時(shí)，CaCO3的晶核形成速度小于其晶體生長(zhǎng)速度，CaCO3晶體的粒度較大，這對(duì)提高產(chǎn)品碳酸鈣的沉降體積不利。碳化溫度對(duì)體積的影響也較大，溫度上升在肯定的程度上對(duì)碳化速度有利，而溫度上升對(duì)產(chǎn)品的體積會(huì)造成肯定影響。一般情況下碳化前期溫度應(yīng)較低，而后期溫度應(yīng)較高，所以精灰乳進(jìn)塔前的溫度，窯氣洗滌的溫度都要掌控。為達(dá)到理想的體積效果，掌控碳化前期的溫度很緊要。碳化時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)體積也很緊要，碳化反應(yīng)是氫氧化鈣體積縮小的反應(yīng)，提高窯氣的壓力對(duì)碳化有利，壓力越高氣速擴(kuò)散就越快。碳化過(guò)程是輕鈣工藝當(dāng)中耗電較高的一個(gè)環(huán)節(jié)，多年來(lái)，人們一直對(duì)羅茨風(fēng)機(jī)的碳化持有異議，其理論依據(jù)也就在這里。井陘縣是我國(guó)碳酸鈣行業(yè)最早應(yīng)用羅茨風(fēng)機(jī)碳化的地區(qū)，能耗低、產(chǎn)量高顯而易見(jiàn)，但對(duì)體積有肯定的影響。通過(guò)更改布?xì)夥绞娇纱蟠罂s短碳化時(shí)間。提高氣體的擴(kuò)散速度，同樣可以獲得高體積的產(chǎn)品。目前已被國(guó)內(nèi)同行業(yè)被普遍采納。有些納米碳酸鈣企業(yè)也采納羅茨風(fēng)機(jī)碳化，同樣收到了較好的效果。粒子越小表面能就越高，表面能越高粒子的團(tuán)聚現(xiàn)象就越嚴(yán)重。近年來(lái)，企業(yè)為了節(jié)省成本千方百計(jì)提高設(shè)備的性能，特別是脫水工藝由原來(lái)的上懸離心機(jī)改為刮刀離心機(jī)、吊帶離心機(jī)、板框壓濾機(jī)，使濾餅水分含量降到了最低，以達(dá)到節(jié)能的目的。然而設(shè)備性能的提高也對(duì)產(chǎn)品構(gòu)成了影響，水分含量低于23%的濾餅和水分含量28%的濾餅其體積是不一樣的。所以在提高設(shè)備性能的同時(shí)，肯定要考慮到對(duì)產(chǎn)品體積的影響，不要顧此失彼。濾餅水含量的高處與低處取決于離心機(jī)的離心力，分別因素越高濾餅的密度就越高，而板框壓濾就是通過(guò)提高壓力來(lái)掌控水含量，壓力越高濾餅的密度就大，所以機(jī)械性能過(guò)剩也會(huì)造成對(duì)體積的影響。隨著環(huán)保形勢(shì)的進(jìn)展，碳酸鈣生產(chǎn)企業(yè)的廢水被企業(yè)全部利用，基本上達(dá)到了“零排放”。廢水排放重要有兩大：