傳統輕質碳酸鈣生產工藝及設備

輕型碳酸鈣是一種重要的基礎化工原料，主要有造紙、塑料、塑料薄膜、化纖、橡膠、粘合劑、密封劑、日化、化妝品、建筑材料、涂料、油墨、油灰、蠟封、膩子、醫藥、食品(口香糖、巧克力)、飼料等。輕鈣劑的作用是增加產品體積，降低成本；改善工藝性能(如調整粘度、流變性、硫化性能)；提高尺寸穩定性、補強性和半補強性；改善印花性能；改善物理性能(如耐熱、消光、耐磨損、耐燃燒、耐白度、光澤等)。生產輕型碳酸鈣的方法。
生產輕型碳酸鈣的方法有多種：
(1)碳化、(2)堿氯化鈣、(3)苛化、(4)聯鈣法、(5)蘇爾維法。
在國內，主要采用碳化方法，將石灰石原料燃燒成生灰石和二氧化碳，通過加水消化生石灰，生成石灰乳，然后通過通入二氧化碳，由石灰乳產生碳酸鈣沉淀，經脫水、干燥、冷卻、粉碎、過篩，就可以生產輕質碳酸鈣。
重大的化學反應
一、石灰石鍛燒反應。
圖像。
二、生石灰消解反應。
caO+H2O→Ca(OH)
三、碳酸化。
在Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O之前，國內大部分沉淀碳酸鈣生產廠家都是以石灰石為原料，無煙塊煤或粉煤為燃料，以一定的比例、一定的粒度，在半機械化或鐵皮機械化立窯上鍛燒，生石灰經篩選，加一定的水，或在化灰機或化灰池中加70℃以上的熱水進行消解反應，制得石灰乳，再通過滾篩或曲流池、三級旋液分離器除渣，制得精漿，待碳化。
窯頂排出CO2濃度在25%以上的窯氣，經慣性除塵器、噴淋塔、泡沫或填料塔等三級除塵冷卻后，進入壓縮機或羅茨風機，壓縮升壓至碳化塔。用泵將精制石灰乳注入到碳化塔中，液面高度3.5~10m(因窯氣壓力不同，高度不同)，停止噴射液體，打開碳化塔底部窯氣進氣閥。窯氣體在炭化塔底部自上鼓泡，CO2與精漿中的Ca(OH)2發生碳化反應，產生CaCO3沉淀。
炭化反應結束后，關閉窯氣進氣閥，停止炭化。開啟炭化塔底部放漿閥門，放入稠厚池，停留1~2h后，稠液經高位機槽進入離心機，進行固液分離。除濾液外的液池，部分送消化作為化灰水的補充，部分通過沉淀排出。過濾網經過粉碎機粉碎后，送入旋轉干燥機干燥，干粉通過篩粉機或風選機篩除渣分級，產品通過包裝機包裝，待銷。
活化碳酸鈣生產過程。
活化沉淀碳酸鈣生產工藝，分為干法和濕法兩種改性處理工藝。產品質量好，活性劑用量少，但遇水解或不溶于水時，必須采用干法改性，方可使用濕法改性。
濕法改性工藝，是在生產沉淀碳酸鈣的過程中，在碳化塔后增加濕法處理設備，生產活性沉淀碳酸鈣。
干改性工藝，是在生產沉淀碳酸鈣的過程中，在干燥后加入干處理工藝設備，生產活性沉淀碳酸鈣。輕鈣制得正常后，由羅粉機篩分的合格粉末，定量輸入混合機。打開攪拌器，蒸氣加熱到90~110℃，按要求均勻加入攪拌劑。1h后，待粉體表面完全包覆，打開卸粉閥，放入冷卻的貯槽，冷卻后進入氣流振動篩系統，進行篩分、裝料。
生產型選擇原則。
工藝流程設備的選擇原則是：從設備的各項技術經濟指標中擇擇，綜合平衡，優化組合。輕質碳酸鈣/鎂(白云石法)的生產工藝路線基本成熟確定(兩類不同的產品其前部工藝過程幾乎類似)，由若干個相互關聯且相對的單元(如石灰(白云石)石鍛燒、石灰消化與灰乳精制、窯氣凈化、壓送碳化、增濃(熱解-增濃)脫水干燥、篩選等，每一個單元都依靠不同單元設備來完成任務。
以設備選型的優劣保證了工藝技術和經濟指標的先進。
依據以上原則，對工藝設備的選擇，主要應從以下六個經濟技術指標綜合平衡，得出組合。
一是生產能力。
機器設備的生產能力是指單位時間內能夠完成的生產任務的數量。另一種關于機械設備的生產能力的表述是單位生產能力，即機械設備在單位時間內每單位體積(體積、重量或面積)所能完成的生產任務量。舉例說，石灰窯的生產能力是(噸石灰，每天立方米)。設備越完善，單位生產能力越高。
每個設備的生產能力是根據生產任務的要求來選擇的。在使用定型設備時，應力求使名義生產能力與實際生產能力相近。另外，在整個生產系統中，所組合的各種設備的生產能力應力求平衡，否則，如果有的設備設.備能力不足，而有的設備又成為生產中的薄弱環節，則整個系統的生產能力就會受制于這些薄弱環節。
機械設備的生產能力當然是從數量上來衡量的，首先要保證所生產的產品的質量。由于沒有質量保證，根本談不上數量的多少。在一個生產環節中，若要選擇結構形式多樣的設備，首先要保證產品的質量要求，然后選擇合適的設備。
二是消耗系數。
消耗量是指生產產品的單位重量或體積所消耗的原材料和能源的量。原材料，燃料，蒸汽，水，壓縮空氣，電力等；舉例來說，石灰窯本身的產品是生石灰和窯氣(含CO2成分)，通常用每生產一噸生石灰所消耗的石灰石，無煙煤或焦炭的量，或煤氣、電能(含強力鼓風耗電)的量來表示石灰窯的消耗系數，作為窯氣是回收用于石灰窯生石灰的副產品，這一副產品的原材料消耗在石灰窯中不再計算。
其消耗系數不與所采用的工藝路線有關，而且與所采用的設備結構和設備組合方式密切相關。一般情況下，消耗系數越小越好，但有時為了提高原有設備的總產量，在整個系統中也允許適當增加某一環節設備的消耗系數。提高設備效率，降低設備消耗系數；本文著重介紹了如何選擇高效、低耗的設備。
三是環境效益。
環境友好性是指在完成生產任務的過程中，設備或設備組合本身或通過必要的輔助設施，對所排放的廢渣、廢氣、廢水(通常稱為三廢)的凈化程度。具有良好環保性能的設備或其組合，應配套設施簡單，三廢排放達到國家規定的排放標準，并能使某些三廢凈化的中間產品或終產品得到回收或再利用，以達到降耗減排的目的。
舉例來說，碳酸鈣生產的干燥過程——是一種含濕濾并的動態干燥，干燥機排出的水和碳酸鈣粉末混在一起，其中含有大量熱能的水蒸氣和空氣的混合物。直排既浪費能源，又污染環境，采用了與之配套的收集回收裝置(潮汽除塵器)的干燥機，不防止了污染，還回收了碳酸鈣半成品和大量的熱能，達到了降耗減排的雙效。
四是價格。
由于設備價格影響著工廠投資的規模，所以有必要采用簡單、實用、廉價的設備。有些設備雖然復雜，價格昂貴，但卻能提高產品質量，增加生產能力，延長使用壽命，在防止污染、減少消耗方面效果，而且在經過經濟合理性的核算之后，也有必要使用這種價格較高的設備。
五是管理費。
管理層的開支包括人力成本，維護和維修成本等。生產成本降低了，產品成本也相應降低了。但管理費并非一個孤立的因素。比如，如果設備不能高度自動化，則管理費用會降低，但投資會大幅增加。例如石灰窯，目前我國碳酸鈣/鎂行業有些企業已采用微電腦控制全自動機械立窯，收到了良好的單位產量、產品質量和低成本效果，但其投資卻幾乎是一般機械立窯的1-2倍。所以它的采用不能單邊考慮，必須結合企業的能力、條件具體分析，擇擇。
六是產品費用。
在整個生產過程中，產品成本是所有經濟效應的綜合反映.機械設備結構是否完善，性能是否適應是影響產品成本的重要因素。例如用石灰石(白云石)、石灰消化和灰乳精制碳酸鈣和碳酸鎂的生產工藝，以及窯氣凈化和壓送，碳化增濃，(熱解)增濃等工藝。