7000吨年白云石制备轻质氧化镁工艺设计-1

摘要

本设计主要采用白云石碳化法来制备轻质氧化镁，即将白云石与白煤混合煅烧后的白云石灰经筛选进入化灰池加水消化，灰乳除渣后进入碳化装置与净化后的窑气进行碳化反应，碳化达到终点后放浆进行钙、镁分离，得到的碳酸氢镁溶液热分解得到碱式碳酸镁，进而预干燥和煅烧后制得MgO成品。同时，本设计主要以完善循环碳化法为目的，研究了以白云石为原料采用此方法进行碳化生产的碳化效率工艺的改进，在碳化过程中采取了常压和加压两种方式并存的碳化方式，能更好地促进碳酸钙和镁化合物的分离，同时，在二氧化碳整个的循环反应过程中，反应所需的二氧化碳原料无需从外界提供，而是直接由反应过程中煅烧和热解等过程提供，这样不仅保证的二氧化碳的充分循环利用，而且在反应中产生的三废也不会对环境造成污染。因此，该碳化法是一个合理可行的绿色环保法。后面也对该碳化法进行了物料和热量的相关计算。所以本次设计的主要意义是为循环碳化法实现工业化生产提供相应理论依据。 关键词：白云石；碳化法；

第一章 绪论

1.1产品介绍

1.1.1碳酸钙性质、分类及用途

碳酸钙化学式为CaCO3，相对分子质量为100.09，密度为2.93g/cm

3。俗称：石灰

石、石粉，是一种化合物，呈碱性，基本上不溶于水，溶于酸。它是地球上常见物质，存在于霰石、方解石、白垩、石灰岩、大理石、石灰华等岩石内。亦为动物骨骼或外壳的主要成份。本品为白色粉末或无色结晶，无气味。有两种结晶，一种是正交晶体文石，一种是六方菱面晶体方解石。在约825℃时分解为氧化钙和二氧化碳。溶于稀酸，几乎不溶于水。文石：相对密度2.83，熔点825℃(分解)。方解石：相对密度(d25.2)2.711，熔点1339℃(10.39MPa)。碳酸钙分为合成与天然二种。储存时应密封保存。用途主要为检定和测定有机化合反应中的卤素，水分析，检定磷，与氯化铵一起分解硅酸盐，制备氯化钙溶液以标化皂液，制造光学钕玻璃原料、涂料原料，食品工业中可作为添加剂使用。

碳酸钙主要分类： （1）按生产方法分类

根据碳酸钙生产方法的不同，可以将碳酸钙分为重质碳酸钙、轻质碳酸钙、胶体碳酸钙和晶体碳酸钙。

重质碳酸钙(俗称，重钙，单飞粉、双飞粉、三飞粉、四飞粉) 简称重钙，是用机械方法（用雷蒙磨或其它高压磨）直接粉碎天然的方解石、石灰石、白垩、贝壳等就可以制得。由于重质碳酸钙的沉降体积比轻质碳酸钙的沉降体积小，所以称之为重质碳酸钙。

性质：白色粉末。无臭、无味。露置空气中无变化，比重2.710。熔点1339℃。几乎不溶于水在含有铵盐或三氧化二铁的水中溶解，不溶于醇。遇稀醋酸、稀盐酸、稀硝酸发生泡沸，并溶解。加热分解为氧化钙(CaO)和二氧化碳(CO?)。

用途：按粉碎细度的不同，工业 上分为四种不同规格：单飞、双飞、三飞、四飞，分别用于各工业部门。

单飞粉：用于生产无水氯化钙(CaCl2)，是重铬酸钠生产的辅助原料。玻璃及水泥生产的主要原料。此外，也用于建筑材料和家禽饲料等。

双飞粉：是生产无水氯化钙和玻璃等的原料、橡胶和油漆的白色填料，以及建筑材料等。

三飞粉：用作塑料、涂料腻子、涂料、胶合板及油漆的填料。

四飞粉：用作电线绝缘层之填料、橡胶模压制品以及沥青制油毡之填料。 制法及工艺流程

粉碎法：系将含CaCO3在90%以上的白石用雷蒙磨或其它高压磨经粉碎、分级、分离，而制得的成品。

轻质碳酸钙(沉淀碳酸钙) 又称沉淀碳酸钙，简称轻钙，是将石灰石等原料煅烧生成石灰（主要成分为氧化钙）和二氧化碳，再加水消化石灰生成石灰乳（主要成分为氢氧化钙），然后再通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀，最后经脱水、，干燥和粉碎而制得。或者先用碳酸钠和氯化钙进行复分解反应生成碳酸钙沉淀，然后经脱水、干燥和粉碎而制得。由于轻质碳酸钙的沉降体积（2.4-2.8mL/g）比重质碳酸钙的沉降体积（1.1-1.4mL/g）大，所以称之为轻质碳酸钙。

性质：白色粉末。无味 ，无臭。比重约2.71。在825～896.6℃分解。熔点1339℃。有无定形和结晶形两种形态，结晶形中又可分为斜方晶系和六方晶系，呈柱状或菱形。难溶于水和醇。溶于酸，同时放出二氧化碳，呈放热反应。也溶于氯化铵溶液中。在空气中稳定，有轻微的吸潮能力。

用途：可用作橡胶、塑料 、造纸、涂料和油墨等行业的填料。广泛用于有机合成、冶金、玻璃和石棉等生产中。还可用作工业废水的中种剂、胃与十二指肠溃疡病的制酸剂、酸中毒的解毒剂、含SO2废气中的SO2消除剂、乳牛饲料填加剂和油毛毡的防粘剂。也可用作牙粉、牙膏及其它化妆品的原料。 制法及工艺流程：

碳化法：系将石灰石与白煤按一定比例混配后，经高温煅烧、水消化、二氧化碳碳化，再经离心脱水、干燥、冷却、粉碎、过筛即得成品。 CaCO?=CaO+CO2↑ CaO+H?O=Ca(OH)2

Ca(OH)?+ CO?=CaCO?↓+H?O （2）按粉体粒径分类

碳酸钙产品是一种粉体，根据碳酸钙粉体平均粒径（d）的大小，可以将碳酸钙分

为微粒碳酸钙（d>5μm）、微粉碳酸钙（1μm

a 颗粒形状规则，可视为单分散粉体，但可以是多种形状，如纺锤形、立方形、针形、链形、球形、片形和四角柱形。这些不同形状的碳酸钙可由控制反应条件制得。 b 粒度分布较窄。

c 粒径小，平均粒径一般为1-3μm。要确定轻质碳酸钙的平均粒径，可用三轴粒径中的短轴粒径作为表现粒径，再取中位粒径作为平均粒径。以后除说明外，平均粒径，即指平均短轴粒径。 重质碳酸钙的粉体特点：

a 颗粒形状不规则，是多分散粉体。 b 粒径分布较宽。

c 粒径大，平均粒径一般为5-10μm。要确定重质碳酸钙的平均粒径，需要测定粒径分布函数和诸如颗 粒沉降速度或比表面积之类的粉体现象函数。作为一种简便 的方法是在电子显微镜照片上测量颗粒投影的长度和宽度，计算几何平均粒径作为表观粒径，再取中位粒径作为平均粒径。

活性碳酸钙的平均粒径取为表面改性前轻质碳酸钙或重质碳酸钙的平均粒径。 （3）按微观排列分类

根据组成碳酸钙的原子和离子的排列是否有规律，可以将碳酸钙分为晶体碳酸钙和非晶体碳酸钙。

胶体碳酸钙(活化碳酸钙，白艳华) ，分子式CaCO?分子量100.09 又称改性碳酸钙、表面处理碳酸钙、胶质碳酸钙或白艳华，简称活钙，是用表面改性剂对轻质碳酸钙或重钙碳酸钙进行表面改性而制得。由于经表面改性剂改性后的碳酸钙一般都具有补强作用，即所谓的“活性”，所以习惯上把改性碳酸钙都称为活性碳酸钙。

性质：白色细腻、轻质粉末，粒子表面吸附一层脂肪酸皂，使CaCO3具有胶体活化性能。比重1.99～2.01。

胶体碳酸钙不溶于水，遇酸分解，灼烧变成焦黑色，放出二氧化碳并生成氧化钙。其活性比普通碳酸钙大，具有补强性。易分解于胶料之中。

用途：橡胶的填充料，可使橡胶色泽光艳、伸长率大、抗张强度高、耐磨性能良好。还用作制人造革、电线、聚氯乙烯、涂料、油墨和造纸等工业的填料。可使成品具有一

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