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輕質碳酸鈣的生產方法及在各行業用途如何

添加時間:2018年03月18日   【字體大小: 】 關注:998

  河南鋇豐化工有限公司是一家集研發、生產、銷售于一體的大型無機精細化工企業,專業生產各種高品質碳酸鈣及其深加工產品,年供應能力達60萬噸,是中國主要的輕質碳酸鈣制造商和供應商。輕鈣粉產品在行業內已具備很高的知名度,產品廣泛應用于涂料、塑料、橡膠、造紙、油墨、化纖等領域。同時為充分利用公司先進的技術、管理和資金的優勢,滿足廣大用戶的多方位需求,積極探索其他礦產品的開發與利用,通過控股或合資參股等方式掌控了大量優質資源,擁有多個生產基地。力爭將公司打造成一個實力雄厚、經營規范、品質優良的多元化精細粉體顏料的國際化強勢企業。

  輕質碳酸鈣又稱沉淀碳酸鈣。 它的化學式為CaCO3,它與所有的強酸發生反應,生成和相應的鈣鹽(如氯化鈣CaCl2),同時放出二氧化碳。在常溫(25℃)下,輕質碳酸鈣在水中的濃度積為8.7/1029、溶解度為0.0014;輕質碳酸鈣水溶液的pH值為9.5~10.2;空氣飽和輕質碳酸鈣水溶液的pH值為8.0~8.6;輕質碳酸鈣無毒、無臭、無刺激性,通常為白色,相對密度為2.7~2.9;沉降體積2.5ml/g以上,比表面積為5m2/g左右。

  輕質碳酸鈣生產工藝及方法:

  從國外輕質碳酸鈣的生產來看,與中國相比在自動化控制和環保措施上都比較先進,國外的輕質碳酸鈣多應用于生產漿狀的產品因而在造紙業中應用的比較廣泛。國外的相關工藝技術指標和我國國內的標準有所區別,從整體上來看,比我國國內的更加適應輕質碳酸鈣用戶的需求。輕質碳酸鈣生產工藝主要分為兩種: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產方法

  傳統輕質CaCO3生產工藝工業中輕質碳酸鈣傳統生產工藝是以石灰石為原料,石灰石在超過900℃煅燒,生成生石灰并釋放出CO2。其生產工藝程為:石灰緞燒—熟石灰消化—石灰乳碳化—固液分離—干燥—包裝。主要化學反應如下:

  石灰石煅燒,釋放出CO2 CaCO3→CaO+CO2 (1)

  石灰(氧化鈣)與水反應生成消石灰 CaO+H2O→Ca(OH)2 (2)

  CO2被注入消石灰,反應生成輕質碳酸鈣 Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O (3)

  2 鋼渣生產輕質CaCO3工藝

  鋼渣醋酸法生產輕質CaCO3的工藝為: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、純凈碳酸鈣沉淀生成及過濾分離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,反應至無氣泡產生,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)3、Al(NO3)3、Mn(NO3)2等可溶性硝酸鹽,以及SO2-4、PO3-4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,SO2-4、PO3-4等陰離子生成鈣鹽而不溶,過濾將這些干擾雜質除去,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=Fe、Mn等); Ca2++ SO2-4→CaSO4↓

  M3++3OH-→M(OH)3↓(M=Fe、Al等); 3Ca2++ 2PO3-4→Ca3(PO4)2↓

  碳化:將精制后的Ca(NO3)2溶液稀釋到一定體積轉移至四頸燒瓶中,控制反應溫度,以及NH3和CO2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:將沉淀過濾,進行多次洗滌,至濾液中無硝酸根離子為止。

  干燥:將洗滌后的沉淀在120℃的烘箱中干燥2h即可得到輕質碳酸鈣產品。

  4 氯化銨法制備輕質碳酸鈣

  生石灰與NH4Cl反應生成CaCl2和NH3,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沉淀,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=Mg、Fe、Mn等)

  M3++OH- → M(OH)3 (M=Fe、Al等)

  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。

  輕質碳酸鈣的應用

  1在橡膠中的應用

  輕質碳酸鈣是橡膠工業中使用早比較大填充劑之一,輕質碳酸鈣大量填充在橡膠之中,可以增加制品的容積,從而節約昂貴的天然橡膠達到降低成本的目的,輕質碳酸鈣填人橡膠能獲得比純橡膠硫化物更高的抗張強度耐磨性,撕裂強度,并在天然橡膠和合成橡膠中有顯著的補強作用,同時可以調整稠度。

  2 在塑料中的應用

  碳酸鈣在塑料制品中能起到一種骨架作用,對塑料制品尺寸的穩定性有很大作用,能提高制品的硬度,還可以提高制品的表面光澤和表面平整性。在一般塑料制品中添加碳酸鈣耐熱性可以提高,由于碳酸鈣白度在90%以上,還可以取代昂貴的白色顏料起到一定的增白作用。

  3 在造紙中的應用

  造紙中加入填料可以提高紙張的不透明度和亮度,改進紙張的平滑度和均勻狀態,增加紙張的柔軟性,降低紙張的吸濕性和變形程度,同時還有利于降低生產成本。而輕質碳酸鈣作為填料在造紙中有明顯的優勢,如高白度、高純度、高散射系數、適宜的力度分布、穩定的pH、良好的化學穩定性和著色性等。

  4 在涂料中的應用

  在水性涂料行業的應用,用途更為廣泛,能使涂料不沉降,易分散,光澤好等特性,在水性涂料用量為20%~60%。

  5 在醫藥以及食品行業中的應用

  輕質碳酸鈣在牙膏中用作摩擦劑,因其不僅可清除牙菌斑、物質殘渣、使牙齒磨光且不傷及牙釉和對香氣透發性、膏體擴散性好;加之呈微堿性,能中和牙斑細菌的酸性代謝產物如檸檬酸而降低口腔pH值具有清除酸性牙斑、中和口腔內酸性代謝產物等多重作用。在藥品配方中用作中和劑、助濾劑、緩沖劑和溶解劑以及填料和鈣源補充劑。在食品加工中作疏松劑、發酵劑和營養補充劑。

  輕質碳酸鈣市場前景廣闊:

  塑料工業:塑料制品是重質碳酸鈣比較大的消費領域。根據塑料工業“十五”計劃和2015年規劃,我國塑料制品的產量在2006~2015年之間的年增長率為8%,相應的產量分別為2500萬噸和5000萬噸,2010年將達到3600萬噸。2005年重質碳酸鈣在包裝塑料制品中的用量比例平均達到12%左右,2005年,我國工業配套塑料制品(包括家用電器電子工業、汽車工業、通訊電纜、機械、軍工零配件等)450萬噸,需要重質碳酸鈣約10.8萬噸。按2006到2010年年均增長率10%計算,2010年需要超細活性重質碳酸鈣4.5萬噸左右。“十五”規劃,2005年我國日用及醫用塑料制品產量要達到472萬噸。按2006~2010年年均增長率10%計算,2010年需要超細活性重質碳酸鈣3萬噸左右。

  造紙工業:據造紙行業統計,2005年國內涂布紙的生產能力達到200萬噸左右,涂布白板紙的生產能力將達到230萬噸,二項合計為430萬噸,按平均每噸涂布紙及紙板用涂料220千克計算,需要涂料94.6萬噸,如以歐洲1990年重質碳酸鈣在造紙涂料市場的占有率42%作為2005年重質碳酸鈣在我國造紙涂料市場的占有率。

  橡膠工業:我國是世界耗膠大國,目前年耗膠量達245萬噸,居世界第二位。據有關部門預測,2010年將達到295萬噸,2015年將達到370萬噸。按100份橡膠平均填充40份估算,2010年將達到118萬噸。碳酸鈣是橡膠制品的主要無機非金屬填料之一,據估計約占目前橡膠制品中無機非金屬填料總用量的1/4,僅次于陶土。據估計,2005年重質碳酸鈣在橡膠中的消費量達15萬噸左右,其中超細重質碳酸鈣約2萬噸。2010年總需求量將達到20萬噸左右,年均增長率約5.9%,其中超細活性重質碳酸鈣約3萬噸,年均增長率約14.9%。

  油漆涂料:重質碳酸鈣白度高,是內外墻建筑涂料的主要白色填料和顏料之一,在某些水性建筑內外墻涂料中,用量可達10%~20%以上。在新型的樹脂漆中,要求填充微細、活性重質碳酸鈣。預測2006~2010年,重質碳酸鈣在油漆涂料中的需求量將以年均8%左右的速度增長,略低于同期油漆涂料的實際增長速度。

  碳酸鈣產品應用面廣,物美價廉,“十一五”期間仍以10%以唐山地區zui高價格曾一度達到上速度在遞增,為了更好的適應國民經濟的發展的需要,鈣產品工業必須走循環經濟、可持續發展之路;綜合利用、清潔生產,走環境友好之路;逐漸走向大型化、聯合生產之路;鈣產品向功能化、專用化、精細化方向發展。充分發揚優勢,揚長避短,采用新技術、新工藝、新設備,走規模化之路。依靠國內外兩個市場需求研發新產品,滿足兩個市場需要;減少進口擴大出口,占領國際市場。相信中國鈣產品行業不久的將來很快成為世界上生產強國。

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