Способ получения оксида кальция

 

Изобретение относится к химической промышленности, конкретно к производству оксида кальция, используемого в качестве наполнителя резин, каучуков, а также применяемого в строительстве, металлургии, в системе водоснабжения и других отраслях промышленности. Сущность изобретения заключается в способе получения оксида кальция, согласно которому отход производства получения гидроксида кальция на стадии его выделения, содержащий, мас.%: CaO - 40-50; СаСО₃ - 20-30; Cl^- - 3,00-3,50; MgO - 2,50-2,95; микропримеси окисей Аl₂O₃ и Fe₂O₃ и вода - остальное, предварительно суспензируют при нормальных условиях и подают на фильтрацию на барабанный вакуум-фильтр, далее отфильтрованное известковое молоко подают на прокалку в сушильный барабан при 900-1000°С при разрежении 1,0-1,5 мм вод.ст., после чего полученный целевой оксид кальция выделяют. Преимуществом предлагаемого изобретения является снижение себестоимости продукта, расширение сырьевой базы получения оксида кальция и повышение его белизны. 1 ил.

Изобретение относится к химической промышленности, конкретно к производству оксида кальция, используемого в качестве наполнителя резин, каучуков, а также применяемого в строительстве, металлургии, в системе водоснабжения и других отраслях промышленности.

Наиболее распространенным способом получения оксида кальция является классический способ - термическое разложение природных карбонатов, в основе которого лежит реакция CaCO₃ ---> CaO + CO₂ [Н.С.Ахметов. Неорганическая химия.- М.: Высшая школа, 1975, с. 575-576] .

Также известен способ получения оксида кальция путем обжига карбонатного сырья при 1000-1250^oC гашением полученного оксида кальция водой с образованием суспензии, промыванием осадка с последующим разложением гидрооксида кальция до оксида кальция [патент США N 3839551, 1974], который подают на стадию измельчения [патент США N 2833626, 1958].

Недостатками известных способов являются сложность технологического процесса, обусловленная дороговизной исходного сырья, трудностью фильтрации суспензии гидроксида кальция.

Известен способ получения оксида кальция, включающий предварительную выдержку карбонатного сырья при 100-800^oC в течение 0,5-1,2 ч с последующей его обработкой водным раствором, содержащим хлористый кальций и спирт или эфир, отделением твердой фазы и подачей ее на обжиг при 900-1000^oC [а.с. СССР N 763031, МПК C 01 F 11/06, 1978].

К недостаткам известного способа следует отнести высокую себестоимость исходного карбонатного сырья, связанную с его предварительной подготовкой перед подачей на обжиг.

Также известен способ получения оксида кальция, включающий обжиг карбонатного сырья, содержащий оксид кальция - 50-55 мас.%, при разрежении, помол продукта, его выделение. Обжиг проводят в присутствии фосфатов щелочных или щелочноземельных металлов и/или карбонатов щелочных металлов или магния [a. c. СССР N 1000400, МПК C 01 F 11/06, 1981].

К недостаткам этого способа следует отнести сложность технологического процесса и высокую себестоимость готового продукта за счет высоких энергетических затрат, связанных с обжигом карбонатного сырья при высоких температурах.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ получения оксида кальция, включающий термическое разложение карбонатного сырья, содержащего в основном карбонат кальция и 0,2-5,0 мас.% гидроксида кальция при температуре 1000^oC [a. c. СССР 1296511, МПК C 01 F 11/06, 1987]. Хотя целевой продукт и содержит высокий процент основного вещества (оксида кальция), но, тем не менее, имеет недостаточно высокий показатель по степени белизны (85-90%), что не позволяет использовать получаемый оксид кальция для приготовления, например зубных паст, порошков, и применять его в других медицинских целях без дополнительной тщательной очистки.

Технической задачей предлагаемого изобретения является снижение себестоимости, расширение сырьевой базы получения оксида кальция, а также повышение степени белизны целевого продукта.

Поставленная задача достигается тем, что в качестве исходного карбонатного сырья используют отход производства гидроксида кальция на стадии его выделения, содержащий, мас.%: CaCO₃ - 20,00 - 30,00 CaO в пересчете на Ca(OH)₂ - 40,00 - 50,00 MgO - 2,50 - 2,95 Cl^- - 3,00 - 3,50 Примеси Al₂O₃ и Fe₂O₃ и вода - Остальное который предварительно суспензируют при нормальных условиях и подают на фильтрацию на барабанный вакуум-фильтр, далее отфильтрованное карбонатное сырье подают на прокалку в сушильный барабан при температуре 900-1000^oC при разрежении 1,0-1,5 мм вод. ст.

Полученный целевой оксид кальция выделяют известными способами.

Отход производства получения гидроксида кальция на стадии его выделения, слабое известковые молоко, в настоящее время не находит квалифицированного применения и сбрасывается в так называемые "Белые моря". Состав этих отходов практически постоянный, мас.%: CaO (в пересчете на Ca(OH)₂) - 40,00 - 50,00
CaCO₃ - 20,00 - 30
Cl^- - 3,00 - 3,50
MgO - 2,50 - 2,95
Mикропримеси окисей Al₂O₃ и Fe₂O₃ и вода - Oстальное
Утилизация этого отхода является дополнительной целью изобретения и практически основной.

В основе процесса получения оксида кальция лежат следующие реакции:
CaCO₃ + Ca(OH)₂ 2CaO + CO₂ + H₂O
Процесс осуществляют следующим образом (см. чертеж).

Исходное сырье - известковое молоко, содержащее, мас.%: 40-50 CaO в пересчете на Cа(OH)₂, 20-30 CaCO₃, Cl^- 3,00-3,50, MgO 2,50-2,95, микропримеси окисей Al₂O₃ и Fe₂O₃, воду - остальное, из емкости накопителя подают в отстойник 1, откуда осветленную часть подают на стадию гашения извести, а сгущенную часть подают на вакуум-фильтр 2. После фильтра 2 сгущенную часть подают на прокалку в сушильный барабан 3, где поддерживают температуру 900-1000^oC и разрежение 1,0-1,5 мм вод. ст.

Полученную CaO подают на вибросито 4, где комки CaO образуются в практически одинаковую фракцию, а далее готовый продукт после дополнительного фракционирования собирают в бункер готовой продукции 5 и отправляют на упаковку.

Полученный оксид кальция имеет следующую характеристику.

1. Содержание основного вещества (CaO), мас.% - 94-96.

2. Плотность, г/см³ - 1,15-1,18.

3. Массовая доля CaCO₃, мас.% - 1,6-3,0.

4. Массовая доля окисей Fe и Al, мас.% - 0,3-0,6.

5. Массовая доля Mg, мас.% - 2,0-2,4.

6. Массовая доля веществ, не растворимых в HCl, мас.% - 0,1-0,2.

7. Фракционный состав:
прохождение через сито с сеткой N 315K, % - 91-94;
прохождение через сито с сеткой N 008K, % - 89-91.

8. Степень белизны, % - 93-95.

Сущность способа подтверждается следующими примерами.

Пример 1.

Исходное сырье - известковое молоко - в количестве 1000 кг, содержащее, мас. %: 40 - CaO в пересчете на Ca(OH)₂, 20 - CaCO₃, 3,4 - Cl^-, 2,5 - MgO, микропримеси окисей Al₂O₃ и Fe₂O₃ - 1,5, воду - 32,6, из емкости накопителя подают в отстойник 1, откуда осветленную часть подают на стадию гашения извести, а сгущенную часть подают на вакуум-фильтр 2. После фильтра 2 сгущенную часть подают на прокалку в сушильный барабан 3, где поддерживают температуру 980^oC и разрежениe 1,2 мм вод. ст.

Полученную CaO подают на вибросито 4, где комки CaO образуются в практически одинаковую фракцию. Получают 327 кг целевого продукта. Далее готовый продукт после дополнительного фракционирования собирают в бункер готовой продукции 5 и отправляют на упаковку. Полученный оксид кальция имеет следующую характеристику.

Содержание основного вещества (CaO), мас.% - 94.

Плотность, г/см³ - 1,15.

Массовая доля CaCO₃, мас.% - 3,0.

Массовая доля окисей Fe и Al, мас.% - 0,4.

Массовая доля Mg, мас.% - 2,4.

Массовая доля веществ, не растворимых в HCl, мас.% - 0,2.

Фракционный состав:
прохождение через сито с сеткой N 315K, % - 91;
прохождение через сито с сеткой N 008K, % - 89.

Степень белизны, % - 93.

Пример 2.

Исходное сырье - известковое молоко - в количестве 1000 кг, содержащее, мас. %: 50 - CaO в пересчете на Ca(OH)₂, 30 - CaCO₃, 3,5 - Cl^-, 2,95 - MgO, микропримеси окисей Al₂O₃ и Fe₂O₃, воду - остальное, из емкости накопителя подают в отстойник 1, откуда осветленную часть подают на стадию гашения извести, а сгущенную часть подают на вакуум-фильтр 2. После фильтра 2 сгущенную часть подают на прокалку в сушильный барабан 3, где поддерживают температуру 980^oC и разрежение 1,0 мм вод. ст. Полученную CaO подают на вибросито 4, где комки CaO образуются в практически одинаковую фракцию. Получают 375 кг целевого продукта.

Далее готовый продукт после дополнительного фракционирования собирают в бункер готовой продукции 5 и отправляют на упаковку. Полученный оксид кальция имеет следующую характеристику.

Содержание основного вещества (CaO), мас.% - 95.

Плотность, г/см³ - 1,18.

Массовая доля CaCO₃, мас.% - 2,0.

Массовая доля окисей Fe и Al, мас.% - 0,6.

Массовая доля Mg, мас.% - 2,3.

Массовая доля веществ, не растворимых в HCl, мас.% - 0,1.

Фракционный состав:
прохождение через сито с сеткой N 315K, % - 93;
прохождение через сито с сеткой N 008K, % - 90.

Степень белизны, % - 94.

Пример 3.

Исходное сырье - известковое молоко - в количестве 1000 кг, содержащее, мас. %: 45 - CaO, 30 - CaCO₃, 3,0 - Cl^-, 2,65 - MgO, микропримеси окисей Al₂O₃ и Fe₂O₃, воду - остальное, из емкости накопителя подают в отстойник 1, откуда осветленную часть подают на стадию гашения извести, а сгущенную часть подают на вакуум-фильтр 2. После фильтра 2 сгущенную часть подают на прокалку в сушильный барабан 3, где поддерживают температуру 980^oC и разрежение 1,5 мм вод. ст. Полученную CaO подают на вибросито 4, где комки CaO образуются в практически одинаковую фракцию. Получают 385 кг целевого продукта.

Далее готовый продукт после дополнительного фракционирования собирают в бункер готовой продукции 5 и отправляют на упаковку. Полученный оксид кальция имеет следующую характеристику.

Содержание основного вещества (CaO), мас.% - 96.

Плотность, г/см³ - 1,18.

Массовая доля CaCO₃, мас.% - 1,6.

Массовая доля окисей Fe и Al, мас.% - 0,3.

Массовая доля Mg, мас.% - 2,0.

Массовая доля веществ, не растворимых в HCl, мас.% - 0,1
Фракционный состав:
прохождение через сито с сеткой N 315K, % - 94;
прохождение через сито с сеткой N 008K, % - 91.

Степень белизны, % - 95.

На основании представленных данных видно, что предложенный способ получения оксида кальция позволит квалифицированно использовать отходы производства, которые ранее не находили применение и сбрасывались в "Белые моря", и тем самым расширяется сырьевая база для получения оксида кальция с высокими показателями по степени белизны, снижается его себестоимость.

Формула изобретения

Способ получения оксида кальция, включающий обжиг сырья, содержащего карбонат кальция и гидроксид кальция, измельчение продукта и выделение, отличающийся тем, что в качестве исходного карбонатного сырья используют отход производства гидроксида кальция на стадии его выделения, содержащий, мас.%:
CaCO₃ - 20,00 - 30,00
CaO в пересчете на Ca(OH)₂ - 40,00 - 50,00
MgO - 2,50 - 2,95
Cl^- - 3,00 - 3,50
Примеси Al₂O₃ и Fe₂O₃ и вода - Остальное
который предварительно суспензируют при нормальных условиях и подают на фильтрацию на барабанный вакуум-фильтр, далее отфильтрованное карбонатное сырье подают на прокалку в сушильный барабан при 900 - 1000^oС при разрежении 1,0 - 1,5 мм вод.ст.

РИСУНКИ

Рисунок 1