[发明专利]一种沉淀碳酸钙的生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及沉淀碳酸钙的生产工艺，特别是指一种通过控制二氧化碳气体浓度来提高反应速率、降低反应能耗的沉淀碳酸钙的生产工艺。

背景技术

沉淀碳酸钙是一种很重要的无机化工产品，具有广泛的用途，例如它被广泛地用作材料的功能性填料，如颜料、造纸、涂料、油墨、塑料或密封剂等。沉淀碳酸钙的其他应用包括在食品、化妆品以及医药等工业中。

沉淀碳酸钙的经典生产工艺特征说明如下：石灰石经过煅烧炉煅烧反应分解成为生石灰和二氧化碳气体；生石灰经过水消化反应得消石灰，即氢氧化钙乳液；将二氧化碳气体和消石灰在一定的控制条件下进行碳化反应得沉淀碳酸钙。生产的沉淀碳酸钙经过脱水、干燥、粉碎和包装即成为成品沉淀碳酸钙。

上述相关的化学反应方程式为：

石灰石煅烧反应CaCO₃→CaO+CO₂

生石灰消化反应CaO+H₂O→Ca(OH)₂

消石灰碳化反应Ca(OH)₂+CO₂→CaCO₃+H₂O

其中，在实际生产中，煅烧炉高度较高，可高达25米，如何控制煅烧炉的反应速率是沉淀碳酸钙生产中面临的问题。目前有在煅烧炉内设置温度传感器的措施来解决上述问题，根据温度传感器传输的温度数据控制鼓风机的功率，这种方法也能在一定上程度控制反应速率，但是安装难度较大，成本也比较高。在消石灰的碳化过程中，将煅烧炉中产生的二氧化碳气体经过洗涤和压缩通入碳化塔中，因为碳化反应首先是溶解在水中的消石灰与二氧化碳气体生成碳酸钙，然后固相迅速补充到液相中使反应迅速进行下去。但在生产过程中，由于Ca(OH)₂在水中具有很小的溶解度，碳化反应速率缓慢，需要用大功率的鼓风机不断往碳化塔中输送二氧化碳，这是整个沉淀碳酸钙能耗最大的部分，耗费了大量的能源。上述因素致使整个沉淀碳酸钙生产过程相对缓慢，成本较高。

发明内容

本发明提出一种沉淀碳酸钙的生产工艺，解决了现有技术中生产过程中反应速率较慢，能耗较大的问题。

本发明提供了一种沉淀碳酸钙的生产工艺，包括以下的步骤：

1）将石灰石装入煅烧炉中煅烧，鼓风速率为3.0～7.5m³/h，移除二氧化碳气体，控制煅烧炉中的二氧化碳气体浓度为5%～10%，得生石灰；

2）将步骤1）所得生石灰在消化池中进行消化反应，得消石灰；

3）将步骤2）所得消石灰在碳化塔中进行碳化反应，鼓风速率为5.0～9.0m³/h，控制碳化塔中的二氧化碳气体浓度为20%～80%，保持产物混合物的pH值至少为9.5；以及

4）回收沉淀碳酸钙。

优选地，消化反应开始前加入生石灰重量比的0.3%～2.4%的促溶剂；消化反应开始10min后加入生石灰重量比的0.5%～3%的分散剂。

优选地，消化反应开始前加入生石灰重量比的1.2%～2.0%的促溶剂；消化反应开始10min后加入生石灰重量比的1.5%～2.5%的分散剂。

优选地，促溶剂为山梨醇、乙二醇葡萄苷、甘露醇、丙三醇中的至少一种；分散剂为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、马来酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、乙酸铵、甲酸铵中的至少一种。

优选地，在步骤1)中，存在从煅烧反应第一阶段向煅烧反应第二阶段的转变，转变的特征是反应混合物产生二氧化碳气体的速率下降，其中，产生的二氧化碳气体的化学当量的总量的80%～90%在第一阶段中移除，剩余部分在第二阶段中移除。

优选地，在步骤3)中，存在从碳化反应第一阶段向碳化反应第二阶段的转变，转变的特征是反应混合物吸收二氧化碳气体的速率下降，其中，二氧化碳气体的化学当量的总量的70%～80%在第一阶段中分散，剩余部分在第二阶段中分散。

优选地，在步骤3)碳化反应第一阶段中，二氧化碳气体以能够被反应混合物吸收的最大速率分散。

优选地，在步骤3)碳化反应第二阶段中，二氧化碳气体以能够被反应混合物吸收的最大速率分散，碳化反应第二阶段中二氧化碳气体的分散速率低于碳化反应第一阶段中二氧化碳气体的分散速率。

优选地，产物混合物的pH值至少为10.0。