目前，中國(guó)輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)能約為1000萬(wàn)噸，是生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，但是產(chǎn)品質(zhì)量、品種卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，產(chǎn)值很低，既不能滿足國(guó)內(nèi)各行業(yè)要求，在國(guó)際市場(chǎng)上又無(wú)競(jìng)爭(zhēng)能力。究其原因，主要存在以下問(wèn)題：

　　(1)高附加值的專用輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力差，專用化、功能化碳酸鈣產(chǎn)品少;

　　(2)新建廠在原基礎(chǔ)上重復(fù)建設(shè)，老廠不在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)上投力量;

　　(3)科研成果不能盡快轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，導(dǎo)致碳酸鈣產(chǎn)品只能滿足一般用戶需要，而不能滿足特殊用戶的需要。

　　因此，努力提高我國(guó)輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品質(zhì)量，開(kāi)發(fā)專用化、功能化輕質(zhì)碳酸鈣系列產(chǎn)品是我國(guó)碳酸鈣工業(yè)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。那么，如何提高輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)呢?

　　一輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品質(zhì)量要求及指標(biāo)分析

　　包括點(diǎn)擊圖片查看：18個(gè)碳酸鈣現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

　　1、輕質(zhì)碳酸鈣的質(zhì)量指標(biāo)

　　輕質(zhì)碳酸鈣的質(zhì)量指標(biāo)可分為兩大類：

　　(1)化學(xué)組成指標(biāo)

　　輕質(zhì)碳酸鈣的化學(xué)組成指標(biāo)主要包括CaCO3、MgCO3、鹽酸不溶物、pH(實(shí)際含CaO或MgO量)、Fe、Mn、Cu、Pb、重金屬、H2O、水溶物等。

　　化學(xué)組成指標(biāo)與原料石灰石組成、燃料白煤組成、工藝條件如煅燒石灰石溫度、石灰乳消化程度、精制優(yōu)劣、窯氣凈化與否、干燥溫度高低、外界環(huán)境的污染程度等有關(guān)。

　　(2)物理指標(biāo)

　　輕質(zhì)碳酸鈣的物理指標(biāo)主要包括：沉淀體積、比表面積、吸油值、篩余物、白度等。

　　物理指標(biāo)主要取決于碳化工序操作條件、窯氣凈化程度、精制石灰乳消化程度及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)、碳化溫度、CO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)及其流速、碳化設(shè)備類型及其控制、碳化前后是否添加不同類型助劑、控制劑和改性劑及其加入量多少、固液分離條件及設(shè)備、干燥工藝條件及設(shè)備等。

　　2、輕質(zhì)碳酸鈣的質(zhì)量要求

　　不同用戶對(duì)輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品質(zhì)量要求不同，但均可分為基本要求與特殊要求：

　　(1)基本要求

　　基本要求是指不同用戶都有共同要求指標(biāo)，如：CaCO3≥98%、MgCO3≤1.0%、鹽酸不溶物≤0.2%(越低越好)、Fe≤0.12%(越低越好)、Mn≤0.01%(越低越好)等。

　　這些基本要求指標(biāo)主要取決于石灰石質(zhì)量、煅燒石灰質(zhì)量、消化質(zhì)量、石灰乳精制及窯氣凈化質(zhì)量、干燥質(zhì)量及其外界環(huán)境的污染情況，這在一般輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)廠嚴(yán)格管理，把好原料、燃料關(guān)，適當(dāng)改造或增加部分設(shè)備，嚴(yán)格操作規(guī)程，減少外界污染均可達(dá)到。

　　(2)特殊要求

　　特殊要求是指不同用戶對(duì)輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品有不同或更為嚴(yán)格的要求，大多為物理指標(biāo)。如：沉淀體積、粒度、晶型、吸油值、水分含量、白度、比表面積、篩余物。個(gè)別用戶如醫(yī)藥、食品、飼料、日化等用戶對(duì)其化學(xué)成分中Mn、Pb、Cu、重金屬含量等有特殊要求，否則會(huì)影響人類健康。

　　因此，輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品檔次高低，在一定程度上不是取決于其基本性質(zhì)，而是取決于其特殊性質(zhì)，在達(dá)到基本要求的前提下(一般輕質(zhì)碳酸鈣企業(yè)均可達(dá)到)，只有提高物理指標(biāo)，改善特殊性質(zhì)，滿足用戶的特殊要求，才能提高輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品質(zhì)量檔次。

　　二如何提高輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)?

　　1、改混料式煅燒為間歇式或直燒式煅燒

　　目前，我國(guó)輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)企業(yè)石灰石煅燒多采用混料式立窯煅燒，即將一定粒度石灰石和無(wú)煙煤(或焦炭或粉狀煤)混合后從立窯頂部加入，經(jīng)煅燒，石灰石分解成石灰從窯底卸出。這就造成：

　　其一煤渣進(jìn)入石灰，污染石灰;

　　其二由于石灰石塊度大，為保證石灰石分解必須提高煅燒溫度到1100℃以上，因此影響石灰活性;

　　其三立窯容積大，煤、石粒度不均、混合不勻，煅燒溫度不易控制，易造成過(guò)燒或燒不透等現(xiàn)象。

　　為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，建議采用以下工藝及設(shè)備。

　　(1)新型立窯

　　以氣體燃料或液體燃料代替煤、焦煅燒石灰石。改混料式為直燒式、并流蓄熱式、磁筒式等煅燒立窯。經(jīng)國(guó)內(nèi)外石灰工業(yè)實(shí)踐證明，用氣、液燃料煅燒立窯，無(wú)論在經(jīng)濟(jì)上、技術(shù)上、產(chǎn)品質(zhì)量上、工人操作環(huán)境及勞動(dòng)強(qiáng)度等方面均具有優(yōu)越性。

　　立窯

　　(2)回轉(zhuǎn)窯

　　以氣體或液體為燃料采用回轉(zhuǎn)窯煅燒石灰石，連續(xù)生產(chǎn)，石灰石粒度為5～10mm，煅燒溫度降到800～1100℃，生產(chǎn)的石灰具有活性高、不被污染、易消化、除渣量小等諸多優(yōu)點(diǎn)，國(guó)外已成功地用于輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)。

　　回轉(zhuǎn)窯

　　(3)懸浮煅燒爐

　　該設(shè)備的特點(diǎn)為燃燒、傳熱、分解反應(yīng)在同一空間內(nèi)完成;無(wú)焰燃燒、閃速傳熱，氣固相溫度瞬間趨于一致;系統(tǒng)封閉、負(fù)壓操作、安全衛(wèi)生;可實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制，自控水平高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，無(wú)污染等。該設(shè)備在水泥工業(yè)的生產(chǎn)中已有成熟技術(shù)及設(shè)備。

　　懸浮煅燒爐

　　(4)旋流動(dòng)態(tài)煅燒爐

　　該設(shè)備將被煅燒物料與加熱后的高溫氣體混合后在流動(dòng)中完成瞬間煅燒工藝過(guò)程。具有溫度可調(diào)、連續(xù)操作、爐內(nèi)氣固溫度分布均勻、傳熱速率快、物料內(nèi)外溫差小、綜合能耗低、系統(tǒng)密閉操作、物料及環(huán)境無(wú)污染、調(diào)整方便可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作等特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)正在推廣，已有煅燒高嶺土等成功經(jīng)驗(yàn)。

　　旋流動(dòng)態(tài)煅燒爐

　　(5)間接加熱活性石灰煅燒爐

　　該爐以煙煤為燃料，采用間接加熱煅燒石灰石，當(dāng)石灰石符合ZDB6001-85所規(guī)定的特級(jí)質(zhì)量要求時(shí)，產(chǎn)品石灰活性度達(dá)到330～360度(mL)。該爐煅燒石灰石生產(chǎn)的活性石灰不受煤燃燒的煙氣中硫及其它有害元素、灰塵等污染，活性高且不增碳。煅燒過(guò)程中生成的CO2氣體不與煙氣接觸混合，純度高可以回收利用。

　　2、改間歇碳化為連續(xù)碳化

　　輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)過(guò)程對(duì)產(chǎn)品晶型、粒徑、堿度等起決定性作用的是碳化工序。目前國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)廠選用間歇操作工藝，設(shè)備為鼓泡式碳化塔，具有投資小、操作方便等特點(diǎn)。但存在氣-液接觸表面積小、碳化不均勻、碳化時(shí)間長(zhǎng)、產(chǎn)品平均粒徑5～10μm、粒度分布寬、質(zhì)量不穩(wěn)定、不易自動(dòng)控制等問(wèn)題。為了提高碳化效率，生產(chǎn)超細(xì)或超微細(xì)輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品，建議采用如下工藝。

　　(1)采用2～4塔串聯(lián)連續(xù)碳化工藝

　　根據(jù)生產(chǎn)企業(yè)實(shí)際情況、產(chǎn)品質(zhì)量要求水平、碳化塔實(shí)有數(shù)量，改并聯(lián)間歇操作為串聯(lián)連續(xù)操作。在塔型上以鼓泡為主，適當(dāng)加以改造形成新的連續(xù)碳化工藝。

　　該工藝具有連續(xù)生產(chǎn)、能力大、節(jié)省CO2氣量、操作方便、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、便于降溫除熱、保證低溫碳化等特點(diǎn)，可制得微細(xì)或超細(xì)碳酸鈣產(chǎn)品，是提高輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品質(zhì)量有效措施之一。

　　(2)選用高效碳化設(shè)備

　�、傩龂娞蓟�塔

　　在原噴霧碳化塔基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加噴霧層數(shù)及噴霧方向，選用實(shí)心噴嘴，切線進(jìn)氣，旋轉(zhuǎn)氣-液接觸等，以提高氣-液接觸面積，提高反應(yīng)速度，以便晶型粒度控制，生產(chǎn)微細(xì)或納米級(jí)碳酸鈣。

　�、诖怪焙Y板碳化塔

　　垂直篩板是一種新型氣液吸收設(shè)備，具有傳質(zhì)、傳熱效率高，不易堵等特點(diǎn)，已被石油化工企業(yè)廣泛采用。引進(jìn)該設(shè)備作為輕鈣碳化設(shè)備，將提高碳化速度、節(jié)省CO2量和實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。如配以冷凍裝置可以生產(chǎn)超細(xì)碳酸鈣。

　　垂直篩板碳化塔

　　(3)采用高效干燥工藝及設(shè)備

　　輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)中干燥雖然屬于物理過(guò)程，機(jī)理簡(jiǎn)單，只是將濕碳酸鈣濾餅中水分加熱蒸發(fā)，保證水分含量達(dá)標(biāo)。但該過(guò)程是生產(chǎn)中消耗熱能最大的工序，它比石灰石煅燒耗煤高20%～30%，還存在干燥溫度控制不好易造成返堿，密閉不嚴(yán)易造成產(chǎn)品污染等問(wèn)題，因此應(yīng)考慮改造或采用新式干燥設(shè)備來(lái)提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低能耗。

　�、僖悦簹獍l(fā)生爐代替燃燒室的回轉(zhuǎn)干燥機(jī)

　　傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)干燥機(jī)采用燃燒室燃燒煙煤，其高溫?zé)煔膺M(jìn)入回轉(zhuǎn)干燥機(jī)中心管到尾部再返向流入十根側(cè)管，在爐頭經(jīng)引風(fēng)機(jī)由煙囪排空。該設(shè)備使用中存在進(jìn)口溫度高達(dá)1100℃以上、中心管頭經(jīng)常燒壞、產(chǎn)品pH高有黑點(diǎn)等問(wèn)題。

　　煤氣發(fā)生爐

　　山東某廠將燃燒室改為簡(jiǎn)易煤氣發(fā)生爐，一臺(tái)煤氣爐供兩臺(tái)回轉(zhuǎn)干燥機(jī)，不僅降低中心管入口溫度，同時(shí)溫度向后推移，中心管尾部溫度升高，干燥溫度較均勻，提高了干燥效率，并消除了排煙黑塵對(duì)環(huán)境的污染，一舉多得。

　�、诨剞D(zhuǎn)列管干燥機(jī)

　　回轉(zhuǎn)列管干燥機(jī)具有熱效率高、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、鋼材耗用低、占地面積小、使用壽命長(zhǎng)、維修費(fèi)用低、干燥過(guò)程連續(xù)、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作、勞動(dòng)強(qiáng)度低、消除環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)，屬于高效、節(jié)能、長(zhǎng)壽命、少污染的新型技術(shù)設(shè)備。該設(shè)備與加速離心機(jī)配合，效果更好。

　　回轉(zhuǎn)列管干燥機(jī)

　�、郾P式連續(xù)干燥器

　　盤式連續(xù)干燥器具有熱效率高、能耗低、占地面積小、配置簡(jiǎn)單、操作控制方便以及操作環(huán)境好等諸多優(yōu)點(diǎn)。

　　盤式干燥機(jī)

　�、芙M合式干燥工藝

　　納米級(jí)碳酸鈣生產(chǎn)過(guò)程中由于粒徑小，脫水后產(chǎn)品含水率高，一般在55%左右，使用閃蒸干燥、噴霧干燥等單臺(tái)設(shè)備能力降低。為了保證干燥質(zhì)量及干燥能力，宜采用組合式干燥工藝。

　　例如采用多層帶式干燥串旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥、漿葉式串旋轉(zhuǎn)閃蒸干燥、雙螺旋輸送干燥器串盤式連續(xù)干燥器干燥等，既能發(fā)揮多層帶式、漿葉式、雙螺旋式等干燥機(jī)干燥彈性大、可適應(yīng)高水分物料干燥優(yōu)勢(shì)，又可利用閃蒸干燥快速干燥、盤式靜態(tài)干燥的特點(diǎn)。

　　另外，在窯氣凈化、石灰乳精制、渣液回收、離心脫水、產(chǎn)品篩分以及產(chǎn)品包裝等工藝的改進(jìn)方面近幾年國(guó)內(nèi)輕質(zhì)碳酸鈣企業(yè)均有一系列成功經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)該在全行業(yè)推廣應(yīng)用，以提高全行業(yè)工藝及裝備水平。

　　3、選用適宜的表面處理劑及改性工藝

　　輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品屬于無(wú)機(jī)材料，在基體高聚物中混合分散后，存在著填料—高聚物界面，它們之間的親和性對(duì)其制品物理力學(xué)性能具有顯著影響。由于輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品具有表面能隨著粒徑減小而增大、表面呈親水性、與高聚物熱膨脹系數(shù)不同等原因，必須對(duì)輕質(zhì)碳酸鈣進(jìn)行表面處理，其目的是使輕質(zhì)碳酸鈣表面能減小，增加分散性，使表面呈親油性，增加親和力，從而增加二者相容性，保證制品良好的物理力學(xué)性能。

　　輕質(zhì)碳酸鈣常用的表面改性方法可分為干法和濕法：

　　(1)輕質(zhì)碳酸鈣干法表面改性

　　干法表面改性表面改性是輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品在干態(tài)和一定溫度下憑借高速混合作用使處理劑均勻地作用在輕質(zhì)碳酸鈣顆粒的表面從而形成一層極薄的表面處理層。設(shè)備通常采用低速混合機(jī)，不宜采用高速捏合機(jī)。

　　(2)輕質(zhì)碳酸鈣濕法表面改性

　　濕法表面改性系指輕質(zhì)碳酸鈣熟漿液在活化槽中直接進(jìn)行表面處理的方法。其原理是輕質(zhì)碳酸鈣在懸浮液中，通過(guò)表面吸附或化學(xué)作用使處理劑分子結(jié)合于輕質(zhì)碳酸鈣表面，因此，處理劑應(yīng)在水中可溶或可乳化呈乳液狀態(tài)。

　　常用的處理劑有脂肪酸鹽一類表面活性劑，在水中穩(wěn)定的螯合型鋁酸酯、鈦酸酯偶聯(lián)劑和電介質(zhì)型高分子處理劑等。

　　輕質(zhì)碳酸鈣采用不同處理劑、不同配方、不同處理工藝及設(shè)備，是提高輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品檔次重要途徑之一，也是各科研院所、大專院校、生產(chǎn)企業(yè)等的研究開(kāi)發(fā)重點(diǎn)。

　　4、增白技術(shù)與措施

　　輕質(zhì)碳酸鈣作為白色填料，用于造紙、塑料、涂料等行業(yè)，其制品所需數(shù)量越來(lái)越大，白度要求也越來(lái)越高。輕質(zhì)碳酸鈣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)白度指標(biāo)為90%，而現(xiàn)在市場(chǎng)上要求在92%以上。CaCO3本身是白色，因原料石灰石中含有礦物鐵等，造成輕質(zhì)碳酸鈣白度下降。

　　目前輕質(zhì)碳酸鈣企業(yè)有相當(dāng)一部分企業(yè)輕質(zhì)碳酸鈣白度低于90%，有的僅為83%～85%，不能適應(yīng)市場(chǎng)需求。影響輕質(zhì)碳酸鈣白度的主要因素有兩種：

　　一是原料石灰石中有色礦物鐵、錳含量高。這是內(nèi)在原因，需采用化學(xué)方法增白。

　　二是操作不合理、裝備水平低、設(shè)備腐蝕等外界引入的有色物質(zhì)多。這是外部原因，可通過(guò)加強(qiáng)管理、提高裝備水平來(lái)解決。

　　化學(xué)增白輕質(zhì)碳酸鈣方法有多種，隨著色礦物元素的成分不同，所用藥劑方法各異。當(dāng)用三價(jià)鐵及其氧化物為主要著色物時(shí)，使用強(qiáng)還原劑是除鐵的有效藥劑之一。輕質(zhì)碳酸鈣化學(xué)增白技術(shù)，包括碳化前即消化過(guò)程增白及碳化后熟漿液濕法改性前增白。使用藥劑有二元增白及三元或多元增白，這主要由石灰石中著色礦物種類及其含量多少而決定，一般經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)后，在工業(yè)化裝置中進(jìn)行試驗(yàn)，這樣才能保證增白效果，并且降低增白成本。

　　三結(jié)束語(yǔ)

　　今后，功能化、專用化將成為輕質(zhì)碳酸鈣發(fā)展的主要趨勢(shì)，并且產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也將發(fā)生很大變化。高檔產(chǎn)品如納米級(jí)碳酸鈣、超微細(xì)碳酸鈣、醫(yī)用級(jí)和食品級(jí)碳酸鈣;各種表面改性的專用碳酸鈣，如天然橡膠專用、合成橡膠專用、涂料專用輕質(zhì)碳酸鈣，這些高附加值碳酸鈣產(chǎn)品市場(chǎng)需求量會(huì)越來(lái)越大，而產(chǎn)品質(zhì)量必將是企業(yè)生存和發(fā)展的關(guān)鍵!