六十万吨碳酸钙生产立项申请报告(3)

备（离心式或板框压滤）固一液分离，滤液到滤液槽储存，送消化及窑气净化补充水，达到水的循环利用。滤饼送干燥工序干燥、筛分、包装待销。

工艺特点：

本工程采用河北科技大学研制成功的纳米碳酸钙非冷冻法生产新工艺以及碳化法生产碳酸钙的新工艺、新技术，该技术已在生产企业中推广应用。非冷冻、高温（35～75℃）高浓（10%～12%），且添加两种控制剂采用连续鼓泡碳化法，经在博达钙业工业装置工业化试验结果，获得分布均匀针状（晶须）纳米碳酸钙，其粒径10～20nm，长径比达10～15，比表面积≥90m2/g，总孔容≥0.26cc/g，产品各项指标均超过目前国内各企业、科研院所的研究水平。

新的技术成果，与传统的碳酸钙生产工艺相比，具有以下特点：

①以新型组合式碳化工艺取代间歇式鼓泡碳化法。提高了生产效率及碳酸钙的回收率，充分利用石灰石资源，变废为宝，降低了生产成本，既提高了经济效益，又保护了环境；

②采用非冷冻法纳米碳酸钙生产新工艺，该工艺具有能耗低、碳化设备可与专用钙、活性钙碳化塔相同，采用新型碳化塔碳化过程，加入一定量助剂（晶型控制剂等），调匀后打入碳化塔即可，石灰乳均不用降温，可省去冷冻系统，在助剂调节控制下生成针形等纳米级碳酸钙；

③本工艺采用能量综合回收利用新措施，用母液洗涤碳酸钙干燥尾气，一方面提高供消化用循环母液的温度，同时又回收了干燥尾气中夹带的碳酸钙产品；

④本工艺采用升温后循环母液用于化灰，提高了化灰温度，加快了化灰速度，提高了化灰质量，减少了灰渣的排放量，以降低能耗及物耗；

⑤本装置采用两水闭路循环新工艺

一是窑气洗涤，采用双级洗水净化循环工艺，洗涤、沉降、中和洗水闭路循环，减少了一次水耗量，杜绝了污水的排放。

二是设置碳化后连续斜板稠厚器，把浆液澄清后的上清液及离心（压滤）母液用于干燥尾气的洗涤用水，提温后返回石灰消化工序，实现母液的循环利用，实现废水的“零排放”。

⑥下塔碳酸钙悬浮液采用斜板稠厚槽进行稠厚，可有效提高稠厚的稠厚效率，为下一工序打下一个良好的基础。

综上所述，结合当地自然资源，选择当前国内的新工艺新技术，该工艺技术先进、成熟、可靠。采用工业鼓泡式碳化设备，利用结晶导向剂和添加剂，在高温高浓下实现工业化生产，工艺简单，能耗低，产品达到纳米级碳酸钙，粒径小，比表面积大，经检索达到国内外领先水平。

五、主要工艺设备的选则

1.机械化双梁式立窑

1.1生产规模80～500T/D圆型窑或矩型窑。

1.2窑操作弹性大，从50～110%任意调节，均能实现稳定生产，而且不影响石灰质量和消耗指标。

1.3适用多种燃料：天然气、煤粉、发生炉煤气、电石炉尾气、兰炭气、焦炉煤气、转炉煤气、高炉煤气（热值≥800 kcal/m3）、混合煤气或煤粉与煤气的混合燃料。

1.4热耗低，热能利用合理，二次空气通过冷却石灰预热，一次空气通过预热器预热进入梁式烧嘴，燃料完全燃烧，热值充分利用。

1.5采用低热值燃料，空气、煤气双预热；采用高热值燃料，只预热空气。 1.6应用低热值燃料，除保留原窑型双层烧嘴梁外，还设置了周边燃烧系统，使煅烧截面更加合理。

1.7 竖窑采用全负压操作，安全可靠。

2.化灰机

消化工序是碳酸钙生产的另一个关键的工序，化灰机是消化工序的关键设备，石灰是否能消化的好，石灰乳是细腻，将直接关系到产品质量的好坏。目前我国碳酸钙生产装置对于消化设备主要有四种：槽式消化、回转消化、箱式连续搅拌消化、双浆叶消化等设备，四种消化设备各有所长。根据操作劳动强度、占地大小、使用寿命等综合考虑，本项目选用回转连续消化机（后排浆）。

根据物料衡算，化灰机出口浓度为200Be＇，此时灰乳中CaO含量为17.72%，Ca(OH)2含量为23.41%，计算得化灰后灰乳量为45m3/h，根据工艺需要选用：规格HH1800 生产灰乳能力为20~25m3/h化灰机2台。

3.碳化塔

在碳酸钙生产工艺中，石灰乳的碳化是生产成碳酸钙晶形和粒径大小的关键工序,

碳化塔是碳化工序中的关键设备。

采用新型碳化塔，该塔上部为喷雾段，下部装有新型高效自洁气体分布器的鼓泡段。

本工艺碳化停留时间为2小时。

根据物料衡算本方案拟选择规格为φ2400×20000的碳化塔，碳化工段采用二次碳化，两塔为一组，共选用4组。

4.稠厚设备

本工艺稠厚设备采用斜板稠厚槽，根据工艺要求，每条生产线选用一台用斜板稠厚槽，规格为φ5000×7000。（非标设备）

5.离心过滤

高位槽中的碳酸钙悬浮液，靠位差进入离心机进行过滤，通过离心机脱去浆液中的水分，母液进入轻钙滤液槽后经轻钙滤液泵送至干燥尾气洗涤塔洗涤干燥尾气。离心后的固料经皮带送至干燥机进行干燥。本工艺选用新型吊袋式离心机Φ1500，生产能力大，电耗低，自动化程度高，劳动强度小，安全可靠。

6.干燥设备

由于采用离心脱水降低了滤饼的含水量，本工段采用旋转列管干燥机。旋转列管干燥机机身壳体采用隔热材料保温，热损失少，热效率高。针对不同比重、粒度的颗粒状、纤维状、粉状物料的不同含水量，可通过调节热介质温度、流量和调整不同角度抄板的配合比例均能达到良好的干燥效果。物料在呈负压状态的封闭腔内被干燥，作业环境清洁。旋转列管干燥机无需打地基，可放置于水平混凝土地面上，施工方便。

本设计产量为100kt/a，6条生产线，年总产量60万t/a因此干燥机选用型号为XLGJ460-Y产量2.5～3.0万吨的旋转列管干燥机4台。

六、工程装置主要技术经济指标

以石灰石为原料生产轻质碳酸钙、纳米碳酸钙、食品、医药、日化等特种碳酸钙、活性碳酸钙，其原料、辅助物料等消耗分别见下表：

表6.1 主要技术经济指标

序号 一 二 1 2 3 4 三 四 1 2 3 五 1 2 六 七 项 目 名 称 生产规模 产品方案 微细碳酸钙 纳米碳酸钙 食品、医药、日化等特种碳酸钙 活性碳酸钙 干法活性碳酸钙 湿法活性碳酸钙 年操作日 原辅材料 石灰石 白煤 蒸汽 动力消耗量 供水 水 供电 年耗电量 装置厂房及库房占地面积 工程装置投资 单 位 kt/a 天 kt/a kt/a t/h kt/a 104kwh/a m2 万元 数 量 600 330 720 66 120 250 720×6 11328×6 14027 根据用户需要确定各生产产品的数量和比例 备 注 本装置工艺厂房采用轻钢排架结构，减少了土建造价，同时方便了工艺操作。 工艺布置按工艺流程顺序布置，配电室、总控室布置在厂房的中部，有利于配电和控制，合理进行工艺设备的竖向布置，部分储罐设置为地下储罐，可以减少厂房的总高度，节省输送设备。

本装置工艺车间占地约6×11328m2包括库房。

七、生产工艺要求 1.对原料性质的要求

表7.1 组成如下表

项目 CaCO3 (或CaO)含量 MgCO3 (或MgO)含量 SiO2含量 抗压强度，MPa 要求 ≥96.5%（或54%） ＜1.46%（或0.7%） ＜1.5% ≥117.68 项目 Al2O3+Fe2O3含量 Mn含量 P+S含量 要求 ＜0.4% ＜0.0045% 微量

物理性质：

要求致密块状，不重结晶，气孔率≤1%

密度2.65-2.80g/cm3,莫氏硬度≥3 抗压强度≥117768Mpa 石灰石规格要求：

石灰石粒径范围60～120mm为理想粒径 最大粒径范围不得超过80～150mm

2.燃料品种、规格用量要求

表7.2 煅烧用白煤要求

名称 白煤 热值 ≥6000KJ/kg 固定碳 ≥70% 挥发份 ≤10% 灰分 ≤12% 粒度 20～40mm 含硫量 ≤1% 3.生产工艺对水质要求

表7.3 工艺水指标

项目 悬浮物 盐酸不溶物（SiO2） MgO PH 指标 ≤20mg/L ≤10mg/L ≤100mg/L 6.5～8.5 项目 透明度 Fe2O3 Mn 指标 ≥30cm ≤10mg/L ≤0.5mg/L

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