综合利用化学反应热生产轻质碳酸钙的低碳工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种综合利用化学反应热生产轻质碳酸钙的低碳工艺方法，包括如下步骤：A、煅烧石灰石，将煅烧产物固、气分离，得到氧化钙和含有热量Q1的窑气；B、以步骤A中得到的氧化钙为原料进行干法消化，得到消化反应热Q2和氢氧化钙粉料；C、将步骤B中得到的氢氧化钙粉料添加常温水制备成氢氧化钙浆液，并经调质除杂得到浓度和温度符合碳化要求的氢氧化钙生浆；D、将步骤C得到的氢氧化钙生浆与步骤A中得到的窑气反应，得到碳化反应热Q3、轻质碳酸钙熟浆以及碳化尾气；E、将步骤D生成的轻质碳酸钙浆液脱水后形成轻质碳酸钙湿粉，用Q1、Q2、Q3对轻质碳酸钙湿粉进行干燥，经粉碎分级，最终得到轻质碳酸钙产品。本发明专利技术可节能降耗减少尾气。气。气。

【技术实现步骤摘要】
综合利用化学反应热生产轻质碳酸钙的低碳工艺方法


[0001]本专利技术涉及无机化学领域，具体是一种综合利用化学反应热生产轻质碳酸钙的低碳工艺方法。

技术介绍

[0002]轻质碳酸钙简称轻钙(含纳米级碳酸钙，简称纳米钙)，作为当今用途最为广泛的无机非金属产品之一，由于无毒无害、环境友好和性价比高等优势，广泛用于橡胶、造纸、塑料、涂料、油墨、印刷、电缆、食品、医药、日用品、饲料、润滑油等行业。轻钙主流生产工艺为碳化法，主要基于Ca(OH)2与CO2之间的酸碱中和反应在液相中生成CaCO3沉淀(业内简称碳化)，一般包括煅烧、消化、浆液除杂，碳化、表面处理、固液分离、干燥、粉碎分级等工序，是典型的高能耗、高排放工艺。
[0003]在现有工艺中，将石灰石煅烧制成氧化钙需要耗费大量的热能；氧化钙与水消化反应生成氢氧化钙时会产生大量的热能；氢氧化钙与二氧化碳气体反应生成碳酸钙的过程中也会释放热能。这些热能的利用率极低，往往是自然排放到大气中，偶有利用，也仅仅是加热生产生活辅助用水。另一方面，如果氧化钙的消化反应采用湿法消化，需要将常温的消化液升温至约45℃，还需要一个耗能加热的过程；氢氧化钙浆液在与二氧化碳气体反应之前，需要先行强制冷却才能生产，又需要一个耗能降温的过程；轻钙浆料在固液分离后的干燥脱水，也需要耗能加热。如上所述，传统轻钙生产的工艺流程长，中间液相输送量大，存在反复加热和降温现象，同时大量化学反应热得不到有效提取和利用而白白浪费，造成能耗虚高，二氧化碳尾气排放严重。
[0004]中国专利文献CN102958843A于2013年3月6日中公开了“熟石灰颗粒、轻质碳酸钙、使用其的纸及涂布纸以及轻质碳酸钙的制造方法”，其中介绍：一种熟石灰颗粒，其体积粒度分布中粒径为1.0μm以下的颗粒的累积体积为20％以下、且粒径为100μm以下的颗粒的累积体积为95％以上。在得到该熟石灰颗粒的工序中，优选以和生石灰的摩尔比为2.5以下的范围在生石灰中添加消化水并进行混合。将该熟石灰颗粒浆料化，20～70℃的该熟石灰浆料通过吹入含二氧化碳的气体被碳酸化而成为轻质碳酸钙。得到的轻质碳酸钙可以用作纸的填料或涂布纸的颜料。该方法在一定程度上解决基于湿法消化的传统工艺存在液相输送量大的问题，精简了轻钙生产工艺流程，但是并未涉及化学反应热及工艺余热的回收与利用，以及降低碳排放等问题。
[0005]中国专利文献CN109666187A于2019年1月17日中公开了“一种基于消石灰制备轻质碳酸钙的方法”，包括：首先选用消石灰粉末制备氢氧化钙浆液；然后将所述氢氧化钙浆液通过第一进水口导入第一反应腔内，关断第二出料口，通过所述第一进气口导入高压二氧化碳气体；所述第一反应腔内设置有第一搅拌器；然后检测所述氢氧化钙浆液的pH值，若所述pH值满足预设pH值，获得碳酸钙悬浮液；然后将所述碳酸钙悬浮液加热至45～95℃后加入包覆剂；最后将所述碳酸钙悬浮液进行过滤、洗涤、干燥、粉碎，即可获得轻质碳酸钙。本专利技术通过导入高压二氧化碳和在第一反应腔内设置第一搅拌器，加快氢氧化钙浆液转换
成碳酸钙悬浮液，提高了碳酸钙生产效率；通过加入包覆剂，提高碳酸钙的品质。该方法可看做是专利CN102958843A的延伸，改变了碳化条件，并增加了表面处理工序，同样也未关注降低能耗和碳排放的问题。
[0006]中国专利文献CN109879304A于2019年6月14日中公开了“一种纳米/亚微米碳酸钙高效碳化工艺”，包括步骤：将石灰石原料锻烧生成生石灰，加水消化石灰生成石灰乳后将石灰乳配制成20
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50％固含量的氢氧化钙生浆；利用机械方式将悬浊液中氢氧化钙的粒度降低到2微米以下，而后将得到的超细生浆投入碳化塔中，通入窑气进行碳化反应直至反应浆液pH为6.5
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7时，停止碳化，得到纳米/亚微米碳酸钙浆料；利用表面改性剂对浆料进行湿法表面处理，经压滤脱水，干燥，粉碎，获得纳米/亚微米碳酸钙；本专利技术通过将生浆中的固体颗粒从原来5
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10微米，减小到2微米以下，大大缩短了生浆碳化时间，减少了产品团聚，提高了生产效率。该方法只是着眼于轻质碳酸钙生产中碳化环节，旨在通过细化氢氧化钙颗粒提高碳化反应速度和效率，但从轻质碳酸钙生产全流程看，缩短碳化时间在节能降耗减排上的作用十分有限。
[0007]综上所述，现有轻钙的生产工艺无法适应现代工业生产节能降耗减排的目标，尤其是不符合“碳达峰、碳中和”的国家发展战略，因此加快对轻钙生产工艺的节能改造，开发更加环保节能低碳的新工艺迫在眉睫。

技术实现思路

[0008]基于以上问题，本专利技术提供了一种综合利用化学反应热生产轻质碳酸钙的低碳工艺方法，采取干法与湿法相结合的工艺生产轻质碳酸钙，大大减少碳化前工序的液相体积和输送能耗，同时有效提取利用各生产环节中产生的热能，节能降耗效果显著，充分利用吸收煅烧石灰石产生的窑气，极大的解决了二氧化碳尾气排放的问题。
[0009]为了实现专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种综合利用化学反应热生产轻质碳酸钙的低碳工艺方法，包括如下步骤：A、煅烧石灰石，将煅烧产物固、气分离，得到氧化钙和含有热量Q1的窑气；B、以步骤A中得到的氧化钙为原料进行干法消化，得到消化反应热Q2和氢氧化钙粉料；C、将步骤B中得到的氢氧化钙粉料添加常温水制备成氢氧化钙浆液，并经调质除杂得到浓度和温度符合碳化要求的氢氧化钙生浆；D、将步骤C得到的氢氧化钙生浆与步骤A中得到的窑气反应，得到碳化反应热Q3、轻质碳酸钙熟浆以及碳化尾气；E、将步骤D生成的轻质碳酸钙浆液脱水后形成轻质碳酸钙湿粉，用Q1、Q2、Q3对轻质碳酸钙湿粉进行干燥，经粉碎分级，最终得到轻质碳酸钙产品。
[0010]作为优选，步骤A得到的窑气为高温窑气，先作为热源对步骤E所得轻质碳酸钙湿粉进行一级干燥换热后得到中温窑气，中温窑气先后经一、二级换热，依次对消化蒸汽和工艺回水进行加热，换热降温得到低温窑气，低温窑气再用于步骤D中氢氧化钙生浆的碳化反应。
[0011]作为优选，步骤B中，氧化钙的干法消化生成的消化反应热Q2以蒸汽作为载体，经中温窑气加热为过热蒸汽后，作为热源对步骤E所得轻质碳酸钙湿粉进行二级干燥。
[0012]作为优选，步骤D中，氢氧化钙生浆与低温窑气进行碳化反应生成的碳化反应热Q3，作为热源对步骤E所得轻质碳酸钙湿粉进行三级干燥。
[0013]作为优选，步骤E中，对轻质碳酸钙湿粉采用多热源协同的分布式多级干燥方式：利用高温窑气作为热源Q1和工质，在气流干燥机中进行一级干燥，将轻质碳酸钙湿粉的含水率降低至35％；利用消化反应热Q2和一级干燥余热，产生高温蒸汽，作为热源和工质在蒸汽转筒干燥机中进行二级干燥，将轻质碳酸钙湿粉的含水率进一步降低至25％；利用碳化反应热Q3和二级干燥余热，经高效热转化器对循环风进行加热，产生高温空气，作为热源和工质在带式穿流干燥器中进行三级干燥，最终将轻质碳酸钙湿粉的含水率降至0.5％以下，经粉碎分级，最终得到轻质碳酸钙产品。
[0014]作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种综合利用化学反应热生产轻质碳酸钙的低碳工艺方法，其特征是，包括如下步骤：A、煅烧石灰石，将煅烧产物固、气分离，得到氧化钙和含有热量Q1的窑气；B、以步骤A中得到的氧化钙为原料进行干法消化，得到消化反应热Q2和氢氧化钙粉料；C、将步骤B中得到的氢氧化钙粉料添加常温水制备成氢氧化钙浆液，并经调质除杂得到浓度和温度符合碳化要求的氢氧化钙生浆；D、将步骤C得到的氢氧化钙生浆与步骤A中得到的窑气反应，得到碳化反应热Q3、轻质碳酸钙熟浆以及碳化尾气；E、将步骤D生成的轻质碳酸钙浆液脱水后形成轻质碳酸钙湿粉，用Q1、Q2、Q3对轻质碳酸钙湿粉进行干燥，经粉碎分级，最终得到轻质碳酸钙产品。2.根据权利要求1所述的综合利用化学反应热生产轻质碳酸钙的低碳工艺方法，其特征是，步骤A得到的窑气为高温窑气，先作为热源对步骤E所得轻质碳酸钙湿粉进行一级干燥换热后得到中温窑气，中温窑气先后经一、二级换热，依次对消化蒸汽和工艺回水进行加热，换热降温得到低温窑气，低温窑气再用于步骤D中氢氧化钙生浆的碳化反应。3.根据权利要求2所述的综合利用化学反应热生产轻质碳酸钙的低碳工艺方法，其特征是，步骤B中，氧化钙的干法消化生成的消化反应热Q2以蒸汽作为载体，经中温窑气加热为过热蒸汽后，作为热源对步骤E所得轻质碳酸钙湿粉进行二级干燥。4.根据权利要求3所述的综合利用化学反应热生产轻质碳酸钙的低碳工艺方法，其特征是，步骤D中，氢氧化钙生浆与低温窑气进行碳化反应生成的碳化反应热Q3，作为热源对步骤E所得轻质碳酸钙湿粉进行三级干燥。5.根据权利要求4所述的综合利用化学反应热生产轻质碳酸钙的低碳工艺方法，其特征是，步骤E中，对轻质碳酸钙湿粉采用多热源协同的分布式多级干燥方式：利用高温窑气作为热源Q1和工质，在气流干燥机中进行一级干燥，将轻质碳酸钙湿粉的含水率降低至35％；利用消化反应热Q2和一级干燥余热，产生高温蒸汽，作为热源和工...

【专利技术属性】
技术研发人员：田伟，周新民，王澎，翁超，
申请(专利权)人：浙江天石纳米科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：