(毕业设计)毕业设计题3万吨/年轻质碳酸钙生产工艺设计与脱水机选型姓名班级所属系部(院)专业应用化工技术校内指导教师职称完成时间30000t/a轻质碳酸钙的生产工艺设计与脱水机选型[摘要]本文主要介绍了国内外碳酸钙生产，发展和研究方向的最新内容。
介绍了轻质碳酸钙产品在各种日用化工中的应用。
详细阐述了碳化法制备轻质碳酸钙的生产原理，生产方法，工艺指标，操作要求，采用的主要设备及其三废治理等。
[关键词]沉淀碳酸钙碳化法工艺流程设备布置The design of30000t/a Ultrafine Calcium Carbonate technics [Abstract]The text introduces the latest contents about the production, development and the research of Ultrafine Calcium Carbonate.It also introduces the daily chemical application of Ultrafine Calcium Carbonate products.Paticularly It expatiates the principle of prod uction,methods of production,technics target aim,and requestions of work,main equipments,waste manage and so on.[Keywords]Ultrafine Calcium Carbonate carbonization technic flow equipments collocation目录第一章总论 (1)1.1概述 (1)1.2文献综述 (3)1.3设计依据 (12)1.4.产品主要来源、规格，水电汽（气）等供应方式 (13)第二章生产流程和生产方案的确定 (15)2.1轻质碳酸钙生产方法 (15)2.2碳化法流程简图： (26)第三章生产流程简述 (17)3.1煅烧 (17)3.2消化精制与碳化 (17)3.3窑气净化 (17)3.4过滤干燥 (17)3.5后续加工 (17)第四章工艺计算 (18)4.1计算基准： (18)4.2煅烧工段物料衡算 (19)4.3消化工段物料衡算 (21)4.4净化系统物料衡算 (22)4.5碳化过程物料衡算 (23)4.6碳酸钙浆液后处理物料衡算 (24)第五章主要设备的工艺计算和选型 (26)5.1燃料、矿石料仓设计计算 (26)5.2石灰窑设计计算： (26)5.3石灰料仓设计计算： (27)5.4消化设备设计选型： (27)5.5粗浆槽设计计算： (28)5.6石灰乳初调槽设计计算： (29)5.7旋液分离器设计选型： (29)5.8碳化塔设计计算： (29)5.9设备一览表： (29)设计体会和收获 (30)致谢 (30)[参考文献] (31)附件 (32)第一章总论1.1概述本次设计的任务是年产30000吨轻质碳酸钙工艺设计，轻质碳酸钙是以石灰石为原料，经煅烧、消化、碳化、分离、干燥分级制取的产品，通常以PCC表示。
1.1.1轻质碳酸钙的主要用途轻质碳酸钙是用量最大，使用范围最广的一种无机填充剂（又称无机填料），主要应用于橡胶、塑料、建材、纸张、涂料、油漆、医药、食品、饲料、牙膏、化妆品、油墨等的生产、加工和应用中。
轻质碳酸钙最主要的作用就是增加产品的体积，降低生产成本。
碳酸钙的应用范围：（1）碳酸钙在纸张中的应用在纸张中添加适量的碳酸钙，可以保证纸张具有一定的强度和白度，同时降低成本。
碳酸钙还在铜版纸的涂料中作白色颜料，并在纸张中起一些特殊作用，如在邮票中，因为邮票加工中需要打孔，纸张的添料要求柔软，这就需要特殊的碳酸钙，这种碳酸钙约为纤维的40%。
（2）碳酸钙在涂料中的应用在涂料中，碳酸钙用作填料，起骨架作用，所以在涂料工业中，碳酸钙被称为体质颜料。
由于碳酸钙价格便宜，颗粒细，能在涂料中均匀分散，所以碳酸钙在涂料中也是用量较大的添料。
在油性涂料中，碳酸钙的填入可以增强底漆对基层表面的沉积性和渗透性，可以在厚漆中使涂料增稠和加厚，起填充和补平作用，在罩面漆中是理想的消光填料，在金属防锈涂料中是体制颜料，还有一点防锈作用。
在水性涂料中，由于碳酸钙为白色，且亲水、价格便宜，因此获得大量的应用。
另外，随着碳酸钙工业的发展，已出现了不少专用涂料碳酸钙，在涂料中达到高光泽、不沉降、易分散等特性。
（3）碳酸钙在塑料中的应用碳酸钙也是塑料工业中使用较早、用量较大的填充剂。
碳酸钙广泛的填充在聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）等树脂中，以增加塑料（制品）的体积，节约昂贵的树脂，降低产品成本。
碳酸钙的添加在塑料中起到一定的骨架作用，对塑料的尺寸稳定有很大作用。
在塑料（特别是软质聚氯乙烯）中，塑料的硬度随碳酸钙配入量的增加而增大，塑料的伸长率又随其硬度的增加而降低，因此碳酸钙的加入可以调节塑料的硬度和刚性。
加入碳酸钙还可以改善塑料的加工性能、提高塑料的耐热性、改进塑料的散光性，并可使塑料具有绝缘、阻燃等特殊性能。
（4）碳酸钙在橡胶中的作用碳酸钙是橡胶工业中使用最早、用量最大的填充剂。
碳酸钙大量的填充在橡胶制品之中，可以增加产品的体积，从而节约昂贵的天然橡胶或合成橡胶，达到降低成本的目的。
碳酸钙不仅可以与橡胶成任意比例混炼，而且可以和其他助剂一起混入橡胶中进行混炼，并且碳酸钙的添加比例的变化不会影响橡胶的硫化体系，所以在橡胶制品中加入适量的碳酸钙可以改进橡胶的加工性能。
近年随着活性碳酸钙、超细碳酸钙等的发展，碳酸钙在起填充作用的同时，还可以改进硫化橡胶的性能，起补强或半补强的作用。
另外，碳酸钙还在橡胶加工中发挥一些特殊作用，例如，在硫化橡胶中碳酸钙可以调节硬度；在乳胶、胶浆中，碳酸钙（特别是活性碳酸钙）的添加可以调节粘度；在半透明或透明制品中添加超细碳酸钙可以达到透明或半透明效果等。
（5）碳酸钙在粘结剂、密封剂中的作用碳酸钙广泛用于粘结剂和密封剂中作填料。
粘结剂和密封剂应用范围很广，从住宅建筑嵌缝水泥到地毯背胶，从瓷砖嵌缝到玻璃幕强密封胶，所以各种碳酸钙都可用于其中，各国的建住房时不一，所以材料不同，在美国FGCC作为填料用于粘结剂和密封剂年消费量大约为200万吨，其中最大市场是嵌缝水泥，占总消费量的45%，其次是地毯背胶，占30%，密封剂和其他粘结剂占25%。
一般FGCC价格低一些，用于大量的嵌缝，而高性能的PCC用于密封剂。
（6）碳酸钙在化学建材中的作用随着塑料工业的发展，近年来出现了一种新型复合材料——钙塑材料，这种材料是在少量的聚烯烃树脂中添加大量的碳酸钙填充剂和适量的其他添加剂制成，可用作建筑材料，所以又称为化学建材。
由于它可以广泛的代替钢材和木材，所以在当今世界中化学建材与钢材、木材和水泥并列，统称为“四大材”。
化学建材以碳酸钙为主要成分，一般用量在30%～90%范围内，最大可达到95%。
因此，碳酸钙在化学建材市场中占有极重要的地位。
（7）碳酸钙在医药、食品、饲料、牙膏、化妆品、油墨等中的应用碳酸钙是制药工业中培养基的重要组成部分之一，其作用除了提供金属钙外，还对稳定发酵培养过程中pH值变化发挥缓冲作用，所以碳酸钙成为制药工业微生物发酵的缓冲剂。
在药品的片剂中，碳酸钙一般可作为填料，在止酸片中则起一定的药效。
碳酸钙可作为食品添加剂。
在食品中添加少量的碳酸钙，通常不超过2%，以保证人体所必须的钙的摄入。
在某些食品中，如口香糖、巧克力等，碳酸钙作强化剂，即降低成本，又作为基质材料。
碳酸钙还是饲料的添加剂，作为牲畜家禽体内钙质的主要来源，促进牲畜家禽的健康成长。
在牙膏中，碳酸钙作为摩擦剂使用，一般填充量大于40%。
在化妆品中，较细的优质碳酸钙也作为填充剂。
碳酸钙还用于印刷油墨、油灰、封蜡、胶粘剂中，大多是起增加体积和降低成本的填充作用。
1.1.2轻质碳酸钙市场前景及价格分析目前国内橡胶行业是轻质碳酸钙的最大用户，其用量占轻质碳酸钙总产量的40%左右。
预计明年轻质碳酸钙在橡胶行业用量的增长率约10%。
涂料、建筑等行业轻质碳酸钙的用量占其总产量的30%左右。
由于国家一直在大力实施安居工程，建筑业明年将有较大幅度增长，预计该行业消费轻质碳酸钙将增长14%左右。
国内塑料市场中，轻质碳酸钙用量占轻质碳酸钙总产量的15%左右。
油墨、牙膏等行业轻质碳酸钙的用量占其总产量10%左右。
造纸工业是国内碳酸钙最具开发潜力的应用领域。
目前我国造纸用轻质碳酸钙用量占轻质碳酸钙总产量的5%。
在沿海地区，许多新建、扩建的大中型中外造纸企业已采用中性工艺，与之配套的新增轻质碳酸钙年需求量超过35万吨。
随着这些行业的发展，轻质碳酸钙用量将稳定增长，市场前景乐观。
近年来，英国、西班牙、日本等国的碳酸钙生产商纷纷看好我国市场，在广东、江苏、安徽、浙江等省相继建起一些年产20—50kt超细碳酸钙的独资或合资企业，目前英国瓷土公司已在安徽建设了20kt/a的造纸用超细碳酸钙生产厂，并准备在宁波再建1套50kt/a的生产装置。
瑞士的有关公司也派专家来我国考察碳酸钙原料矿的情况，探讨与我国合作的可能性。
我国碳酸钙市场对国外公司的吸引力由此可见一斑，同时也显示了超细碳酸钙在我国有着广阔的发展前景。
目前我国市场普通轻质碳酸钙的价格为500—650元/t，活性轻质碳酸钙为800—1200元/t，油墨用超细轻质碳酸钙为1800—2000元/t。
轻质碳酸钙的价格比同一细度的重质碳酸钙高一倍以上。
1.2文献综述1.2.1碳酸钙的定义碳酸钙是一种无机化合物，是石灰岩石（简称石灰石）的主要成分，其分子式为CaCO3，相对分子质量为100.09。
其中氧化钙（CaO）占56.03%，二氧化碳（CO2）占43.97%。
1.2.2碳酸钙产品分类1.按生产方法分类根据碳酸钙生产方法的不同，可以将碳酸钙分为轻质碳酸钙、重质碳酸钙和活性碳酸钙。
（1）轻质碳酸钙又称沉淀碳酸钙，简陈轻钙，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），然后再通过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。
或者先用碳酸钠和氧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。
（2）重质碳酸钙简陈重钙，是机械方法直接粉碎天然的方解石、石灰石、白垩、贝壳等而制得。