Способ получения химически осажденного мела

Изобретение относится к производству неорганических материалов, а именно химически осажденного мела, предназначенного для пищевой, медицинской, парфюмерно-косметической, химической, нефтехимической, лакокрасочной и других отраслей промышленности. Способ получения химически осажденного мела включает обжиг природного мела до извести с выделением углекислого газа, гашение полученной извести водой до известкового молока, фильтрование на виброситах, карбонизацию очищенного известкового молока с получением мелового молока углекислым газом. Далее высушивание полученного химически осажденного мела. Перед высушиванием проводят отмывку известкового молока в среде полного озонирования воздуха. Обжиг, гашение и карбонизацию осуществляют в среде «воздух: воздух озонированный». Продолжительность обжига природного мела составляет 1-10 часов с момента достижения в зоне загрузки природного мела температуры обжига 850-900оС. Изобретение обеспечивает упрощение технологии получения химически осажденного мела РСС при повышении качества готового продукта. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к производству неорганических материалов, а именно химически осажденного мела РСС (РСС - precipitated calcium carbonate, СаСО3), предназначенного для пищевой, медицинской, парфюмерно-косметической, химической, нефтехимической, лакокрасочной и других отраслей промышленности.

Химически осажденный мел относится к крупнотоннажному неорганическому синтезу, т.е. характеризуется ограниченным ассортиментом выпускаемой продукции, не требующим постоянного обновления. Именно эти обстоятельства позволяют применить синтетический мел, начиная от медицинских, парфюмерно-косметических, пищевых целей до массового производства радио- и резинотехнических изделий, продуктов сельскохозяйственного назначения, нефтехимии. На сегодняшний день годовое потребление химически осажденного мела только в Российской Федерации составляет десятки тыс. тонн.

В большинстве своем публикации по синтезу мела в отечественной и зарубежной научно-технической литературе связаны с описанием общепринятой технологии, включающей гашение извести водой, очистку образовавшейся суспензии известкового молока, его карбонизацию газом из печи обжига известняка, отделение мела в барабанных вакуум-фильтрах и сушку (Паус К.Ф., Евтушенко И.С. Химия и технология мела / М.: Стройиздат. 1977, 138 с.).

Принципиальными недостатками этих способов является то, что в большинстве своем полученные параметры синтетического мела носят обобщенный характер и не отвечают требованиям по степени белизны продукта, концентрации ионных примесей и органических загрязнений, гранулометрическому составу и т.д. Все это требует дальнейшего совершенствования готового (товарного) химически осажденного мела, в частности, по квалификации «Мел химически осажденный РРС - precipitated calcium carbonate, CaCO3» (ГОСТ 17498-72. Мел. Виды, марки и основные Технические требования; ГОСТ 8253-79 Мел химически осажденный. Технические условия, с Изменениями N 1, 2, 3).

В способе получения химически осажденного мела (см. патент РФ №2312065, МПК C01F 11/18, опуб. 10.12.2007) в качестве исходного раствора используется хлористый кальций отхода производства двухосновной соли гипохлорита кальция. Использование электрощелоков позволило регулировать количество вырабатываемого каустика, что дало экономию электроэнергии, расходуемую на выделение товарного каустика из электрощелоков.

Принципиальным недостатком изобретения является загрязнение товарного мела Cl-ионами и сложность их удаления.

Известен способ получения осажденного карбоната кальция, согласно которому процесс начинается со стадии формирования водной суспензии осажденных зерен карбоната кальция путем карбонизации в присутствии Sr(OH)2 (см. патент РФ №2520437, МПК С09С 1/02, С08К 3/26, C01F 11/18, опуб.27.06.2014).

Недостатком изобретения является введение в синтетический мел гидроокиси стронция, который, являясь полным аналогом Са(OH)2, но удаляется совместно с соединениями кальция.

В способе синтеза высокодисперсного карбоната кальция (см. патент РФ №2489355, МПК C01F 11/18, С09С 1/02, опуб. 10.08.2013) предлагается синтез высокодисперсного СаСО3 за счет взаимодействия его с СО2 в водной среде, содержащей соли аммония, поверхностно-активные вещества (ПАВ) или сахарозу.

Введение азот-содержащих соединений, ПАВ и многоатомных органических спиртов требует дополнительной многостадийной очистки химически осажденного мела, особенно при дальнейшем его использовании в медицинских и парфюмерно-косметических целях.

Известен способ получения химически осажденного мела (см. патент РФ №2051101, МПК C01F 11/18,опуб. 27.12.1995), основанный на том, что карбонизацию осуществляют содовым раствором, содержащим Na2O в присутствии диоксида углерода.

Основные недостатки технических решений заключаются, во-первых, в том, что процесс начинается не с введения сырья в процесс синтеза, а со стадии карбонизации готовой суспензии известкового молока. Во-вторых, присутствие в реакции оксида натрия требует увеличения концентрации газовых смесей и продолжительности процесса карбонизации в целом.

Известны способы, предусматривающие получение химически осажденного мела со стадии гашения извести и далее карбонизацию известкового молока (см. патент РФ №2156737, МПК C01F 11/18, опуб. 27.09.2000; и патент РФ №2083496, МПК C01F 11/18).

Недостаток заявленных способов заключается в зависимости качества конечного продукта химически осажденного мела от состава и физико-химических свойств исходного сырья - природного мела.

В изобретении по патенту RU 2171227 С1, МПК C01F 1118, опуб. 27.07.2001 предлагается использовать для получения химически осажденного мела дистиллерную жидкость содового производства.

Параметры дистиллерной жидкости (исходное сырье) не имеют постоянного состава. На жидкость отсутствуют строгая нормативная документация (ГОСТы, Технические условия и т.д.), поэтому использовать данное вещество в синтезе мела чрезвычайно проблематично и экономически затратно.

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ получения химически осажденного мела (см. патент РФ №2156736, МПК C01F 11/18, опуб. 27.09.2000), который включает следующие технологические процессы:

- гашение извести по реакции:

СаО (известь) + H2O (Т = 89-90°С) = Са(ОН)2 (суспензия известкового молока);

- очистку и фильтрацию на виброситах полученной суспензии известкового молока;

- карбонизацию известкового молока с использованием CO2 - печного углекислого газа из известеобжигательной печи обжига природного мела и синтез мелового молока (суспензия CaCO3) по реакции:

Са(ОН)2 (известковое молоко) + CO2 = CaCO3 (меловое молоко) + H2O;

- очистку на виброситах и фильтрацию на вакуум-фильтрах мелового молока до меловой пасты;

- термическую обработку меловой пасты на сетчатой ленте в сушильных;

- измельчение на микромельнице меловой пасты с последующим ее просеиванием;

- классификацию в зависимости от гранулометрического состава (сортности) готового продукта;

- затаривание и складирование готового продукта.

Однако данный способ имеет сложное технологическое и аппаратурное оформление и не обеспечивает качество химически осажденного мела РСС.

Технической проблемой заявленного изобретения является получение химически осажденного мела РСС, эксплуатационные характеристики которого отвечают требованиям данного класса химического вещества и предназначенного для пищевой, парфюмерно-косметической, медицинской отраслей промышленности, а также в производстве специальных резинотехнических и других изделий мало- и крупнотоннажной химии.

Техническим результатом заявленного изобретения является упрощение технологии получения химически осажденного мела РСС при повышении качества готового продукта.

Технический результат достигается тем, что в способе получения химически осажденного мела, включающем обжиг природного мела до извести с выделением углекислого газа, гашение полученной извести водой до известкового молока, его фильтрование на виброситах, карбонизацию очищенного известкового молока с получением мелового молока, углекислым газом, высушивание полученного химически осажденного мела, согласно решению, перед высушиванием проводят отмывку известкового молока в среде полного озонирования воздуха, обжиг, гашение и карбонизацию осуществляют в среде «воздух: воздух озонированный», при этом продолжительность обжига природного мела составляет 1-10 часов с момента достижения в зоне загрузки природного мела температуры обжига 850-900°С, причем среду «воздух: воздух озонированный» выбирают в соотношении (об. ч):

- на стадии обжига «воздух : воздух озонированный» = 1:0,5;

- на стадии гашения «воздух : воздух озонированный» = 1:0,2;

- на стадии карбонизации «воздух : воздух озонированный» = 1:0,03;

Соотношение извести и воды определяется мольными концентрациями компонентов реакции гашения,

СаО (известь) + H2O = Са(ОН)2.

Что касается процесса карбонизации, то предложенный способ получения химически осажденного мела РСС предусматривает применение углекислого газа (CO2), полученного при обжиге исходного природного мела в известеобжигательной печи, после его очистки и концентрировании водным раствором моноэтаноламина при температуре и давлении до достижения равновесия химической реакции. Процесс карбонизации проводится в соответствии с уравнением химической реакции.

Са(ОН)2 (известковое молоко) + CO2 = CaCO3 (меловое молоко) + H2O.

Предложенное техническое решение предусматривает фильтрование известкового молока на виброситах, а товарный продукт химически осажденного мела - высушивание при температуре 120-130°С.

Сущность заявленного изобретения поясняется чертежом, на котором изображена технологическая линия получения химически осажденного мела РСС и позициями 1-27 обозначены:

1 - бункер растариватель, 2, 16 - вибросито, 3 - бункер дозатора, 4 - известеобжигательная печь, 5, 10, 13, 18 - генераторы озона, 6 - устройство выгрузки, 7 - контейнер ковшовый, 8 - емкость накопительная с водяным охлаждением, 9 - реакторы гашения извести, 11 - блок фильтров, 12 - емкость накопительная с мешалкой и водяным охлаждением, 14 - реакторы карбонизации, 15 - емкость накопительная с мешалкой, 17 - фильтр-пресс, 19 - реактор отмывки, 20 - сушильный барабан, 21 - склад готовой продукции, 22 - компрессор ресивер, 23 - емкость накопительная моноэтаноламина, 24 - теплообменник воды, 25 -теплообменник CO2, 26 - теплообменник моноэтаноламина, 27 - скруббер накопитель; направление движения: - озона, - основного продукта, - отходящих газов, - моноэтаноламина.

Таким образом, способ получения химически осажденного мела РСС включает загрузку измельченного исходного сырья (природного мела) в бункеры растаривателя 1 и дозатора 3, между которыми расположено вибросито 2, высокотемпературный нагрев мела в известеобжигательной печи 4 до получения извести (СаО). Далее, с использованием устройства выгрузки 6 и конвейера ковшового 7, емкости накопительной с водяным охлаждением 8, проводят гашение СаО в реакторах гашения извести 9 с получением известкового молока Са(ОН)2, которое проходит очистку в блоке фильтров 11, включающий вибросито с сеткой 45-140 мкм.

Далее осуществляют карбонизацию в последовательно соединенных реакторах карбонизации 14, куда одновременно подается выведенный из зоны известеобжигательной печи 4 и прошедший очистку и концентрирование в растворе моноэтаноламина (МЭА) углекислый газ, с получением суспензии мелового молока CaCO3, которое в последующем собирают в емкостях накопления 15, фильтруют на виброситах и фильтр-прессах 17, сушат с получением химически осажденного мела, а также размол и складирование готовой продукции - химически осажденного мела РРС.

При этом воздух на этапах высокотемпературного обжига природного мела (известеобжигательная печь 4), гашения извести (реакторы гашения извести 9), карбонизации (реакторы карбонизации 14) непрерывно обрабатывается смесью, состоящей из воздуха и озонированного воздуха с помощью генераторов озона 10, 13.

После этапа карбонизации полученное известковое (меловое) молоко подвергают многократной отмывке в воде в реакторе отмывки 19.

Меловое молоко, подвергнутое многократной отмывке в воде и, кроме прецизионного фильтрования на виброситах, обрабатывают озонированным воздухом 18.

Технический результат достигается благодаря активации атомарного кислорода озона, окисляющего органические и неорганические примеси воды и твердой фазы извести. При этом концентрация озонированного воздуха для каждого этапа подобрана с учетом проведения конкретной технологической операции и согласована с предыдущими этапами.

Заявляемый способ повышает технологичность и качество готового химически осажденного мела РСС благодаря:

- окислению органических и неорганических примесей, удалению их за счет дополнительных фильтраций на виброситах и фильтр-прессах;

- концентрированию и очистке отходящего углекислого газа высокотемпературного обжига природного мела с помощью моноэтаноламина;

- карбонизации известкового молока при повышенном давлении;

- дополнительным отмывкам мелового молока, обеспечивающим качество товарного продукта.

Пример конкретного выполнения.

В качестве сырья использовался мел природный (ГОСТ 12085-88. Мел природный обогащенный. Технические условия) из месторождения Саратовской области.

После транспортировки природный мел подвергался стандартной операции дробления (измельчитель - роторно-дисковый грохот) и рассеиванию до получения однородных фракций (5-20 мм).

Такая технология позволила в дальнейшем дозированно загрузить исходное сырье в бункер-растариватель 1, осуществить его просеивание на виброситах 2 (на три фракции: 10-20, 5-10 и < 5 мм) и через бункер-дозатор 3 направить в известеобжигательную печь 4, где при Т=850-900°С подвергался обжигу согласно реакции:

- Q кДж/моль.

Бункер-растариватель 1, вибросита 2, бункер-дозатор 3 позволяют обеспечить равномерную нагрузку на технологическое оборудование, стабилизировать режим дальнейшего температурного обжига в известеобжигательной печи 4, снизить потери энергоресурсов.

Известеобжигательная печь 4 - вращающаяся, противоточная на газообразном топливе обеспечивает полную механизацию и автоматизацию процесса обжига, а применение различного рода газовой атмосферы в зоне обжига и оптимальное время прохождения материала от места загрузки до выхода из печи, практически исключает пережог комовой извести. В итоге, реализуется конечный продукт, содержащий минимум примесей с высокой однородностью его по химическому и гранулометрическому составу.

Обжиг осуществляется в воздушной среде, в которую дополнительно вводится окислитель - озон (генератор озона 5) в соотношении (об. ч.) «воздух: воздух озонированный = 1:(0,08-0,5)». Данное соотношение газов является оптимальным и достаточным для окисления в образовавшейся комовой извести примесей железа Fe+2 до Fe+3 по реакциям:

а также для окисления следов элементного углерода, монооксида углерода СО до конечного CO2.

При концентрации озонированного воздуха менее 0,5 об. ч. наблюдается проскок недоокисленного СО, а более 0,5 об. ч. - применение его энергетически нецелесообразно.

Что касается озонолиза, то механизм этого процесса заключается в фиксации озона на двойных или тройных углеродных связях органических соединений с последующим образованием озонидов, которые, также как озон, являются нестойкими соединениями и быстро разлагаются (Лунин В.В., Попович М.П., Ткаченко С.Н. Физическая химия озона - М.: МГУ, 1998. - 480 с.).

Полученный в результате реакции обжига газообразный диоксид углерода после последующей очистки направляется на процесс карбонизации.

Термодинамические расчеты и эксперименты по температурному обжигу природного мела показали, что при прокаливании его в течении 3 часов глубокая степень превращения его в комовую известь происходит при Т=850°С и более высоких температурах вплоть до Т=950°С. При Т=900°С отмечается стабильное образование извести.

При более низких температурах (Т≈850°С) в массе сырья появляется недожженная часть карбоната кальция в виде отдельных гранул, затрудняющих в дальнейшем ее гашение.

При более высокой температуре обжига (Т>900°С) наблюдается пережог извести и, как следствие, образование крупно-гранулированного СаО, не способного в общем технологическом цикле превратиться в Са(ОН)2. Это влечет за собой «гетерогенность» и неконтролируемость свойств конечного продукта - химически осажденного мела РСС.

Экспериментально показано, что при прокаливании природного мела при Т=900°С степень превращения его в комовую известь возрастает с увеличением продолжительности термического воздействия. Наиболее активно процессы термолиза протекают в интервале 1-3 ч. обработки. Во временном цикле 3-10 ч. процессы образования извести продолжаются, но с меньшей скоростью. Таким образом, процесс термолиза может проводиться в течении 1-10 ч. - предпочтительно 3 ч. При этом достигается достаточно высокая степень превращения мела в комовую известь - до 90-95%. Увеличение продолжительности термолиза свыше трех часов экономически не оправдано.

Полученная комовая известь выгружается из печи через устройство выгрузки 6 ковшовым конвейером 7 и, охлаждаемая воздухом, направляется в накопительную емкость 8, где охлаждается до Т≈40°С и далее, в реакторы гашения 9.

В реакторах 9 комовая известь по реакции

СаО (комовая известь) + H2O = Са(ОН)2 (известковое молоко) + Q кДж/моль

переходит в суспензию гидроокиси кальция - известковое молоко.

Реакторы гашения 9 для сокращения времени проведения процесса и полноты гашения снабжены мешалками. Для этих же целей организуется подача подогретой до Т=80-90°С воды. Реакция гашения комовой извести протекает бурно, с большим выделением тепла.

Вода, проникая в глубину известковых зерен, вступает в химическое взаимодействие с оксидом кальция, а выделяющееся при этом тепло превращает воду в пар. Последний, естественно, сопровождается увеличением объема, создавая внутреннее избыточное напряжение в зернах, извести, приводящее к измельчению их в тонкодисперсный порошок.

В процессе гашения происходит гидратация оксида кальция с образованием продуктов его гидратации, которые покрывают порошки известкового молока клеящейся, плохо проницаемой пленкой. Подогретая вода и механическое перемешивание извести до 30 об/мин. деформируют и удаляют пленку, способствуя дополнительному проникновению воды внутрь зерен.

При гашении извести используется соотношение (масс. %) - «комовая известь : вода = 11:89», что позволяет достигнуть оптимальной концентрации гидроксида кальция (гашеная известь) в диапазоне плотности 1,06-1,11 г/см3.

Завышенное соотношение компонентов «комовая известь : вода = 13:87» затрудняет фильтрование известкового молока. При соотношении (масс. %) «комовая известь : вода = 11:89» время гашения комовой извести составляет 30-35 мин. При этом процесс проходит в достаточно полной степени.

Время гашения менее 30 мин. снижает полноту проведения реакции, а более 35 минут - неоправданно увеличивает расход воды и выделившегося тепла.

В процессе гашения комовой извести водой производится барботирование смесью воздуха и озона (генератора озона 10) в соотношении (об. ч.) «воздух : озонированный воздух» = 1:0,2.

Такое соотношение определяется тем, что при концентрации озонированного воздуха в газовой фазе менее 0,2 об. ч. не достигается достаточно полное доокисление примесей в образовавшемся известковом молоке и, что очень важно, в воде (СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода»), а выше 0,2 об. ч. - экономически нецелесообразно.

При соотношении «комовая известь : вода = 9:91» образуется достаточно разбавленное известковое молоко, что негативно отражается на производительности процесса и качестве конечного продукта.

Завышенное соотношение компонентов «комовая известь : вода = 13:87» затрудняет фильтрование известкового молока.

При соотношении (масс. %) «комовая известь : вода = 11:89» время гашения комовой извести составляет 30-35 мин., что обеспечивает качественный и количественный состав полученного известкового молока Са(ОН)2.

Время гашения менее 30 мин. снижает полноту проведения реакции, а более 35 минут - неоправданно увеличивает расход воды и выделившегося тепла.

Процесс гашения комовой извести производится барботированием смесью воздуха и озона (генератора озона 10) в соотношении (об. ч) «воздух : воздух озонированный» = 1:(0,03-0,2). Данное соотношение компонентов в газовой фазе гарантирует доокисление примесей в образовавшемся известковом молоке и, что очень важно, в воде (СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода») гашения.

Известковое молоко, полученное на стадии гашения, проходит через блок фильтрации 11 с использованием фильтра сетчатого (песколовушка) и вибросита 16 (сетка ≈ 45-140 мкм).

После емкости накопления 12, где конечное известковое молоко, охлажденное до Т=20-40°С, направляется в реакторы карбонизации 14, в которые, как сказано выше, подается углекислый газ со стадии обжига природного мела. Процесс осуществляется с получением мелового молока (суспензии) СаСО3 - полупродукта товарного химически осажденного мела,

Реакторы карбонизации 14 представляют собой емкости с перемешивающим устройством и патрубком с отверстиями (барботер), расположенным в нижней части, через который подается CO2. Карбонизация осуществляется при повышенном давлении до 0,2 МПа и Т≈30±10°С. Это дает возможность наиболее эффективно использовать CO2.

Реакторы карбонизации 14 представляют собой емкости с перемешивающим устройством и патрубком с отверстиями (барботер), расположенным в нижней части, через который подается CO2. Карбонизация осуществляется при повышенном давлении в интервале 0,05-0,2 МПа и Т≈20-40°С. Это дает возможность наиболее эффективно использовать CO2.

Углекислый газ, необходимый для процесса карбонизации - это отходящий печной CO2 процесса обжига природного мела. По предлагаемому способу газ проходит концентрирование и дополнительную очистку. Для этой цели применяется раствор моноэтаноламина (МЭА), который, обладая щелочными свойствами, при взаимодействии (абсорбции CO2 водным раствором МЭА) с кислотами образует соли карбонаты и бикарбонаты,

Химическая реакция обратима и при повышении температуры и понижении давления равновесие ее сдвигается влево, т.е. протекает процесс десорбции газов.

В. итоге, схема очистки полученного углекислого газа осуществляется следующим образом.

Рабочий водный раствор моноэтаноламина в соотношении (масс. %) «МЭА : вода» = 10:90 подается в скруббер-поглотитель 28, через который проходят охлажденные в теплообмениках 26 и 25 отходящие газы из известеобжигательной печи 4. При этом протекает селективная абсорбция углекислого газа раствором МЭА. Соотношение (масс. %) «МЭА : вода» = 10:90 однозначно и определяется свойствами водного раствора МЭА в отношении процессов абсорбции и десорбции CO2. При использовании раствора в данном соотношении «МЭА : вода» = 10:90 оптимально реализуются процессы абсорбции и десорбции очищаемого CO2 перед его использованием в процессе карбонизации. Растворы более низким количественным соотношением «МЭА : вода» характеризуется низкой сорбционной емкостью по CO2, а при более высоком соотношении характеризуются повышенной вязкостью, что технологически не целесообразно.

Углекислый газ, использующийся для карбонизации известкового молока в карбюризаторах 14, образуется при его десорбции из раствора МЭА+CO2. Для этого насыщенный раствор МЭА+CO2 из скруббера-поглотителя 28 направляется в теплообменники 27 и 26, где под воздействием тепла, отбираемого из отходящих газов известеобжигательной печи, происходит десорбция CO2. Регенерированный таким образом раствор моноэтаноламина вновь направляется на повторное поглощение следующей порции углекислого газа. В итоге выделенный CO2 из скруббера 28 компрессором 22 направляется на карбонизацию в реакторы 14, совмещенные с озонатором 13.

Насыщенный раствор МЭА+CO2 из скруббера-поглотителя 28 возвращается в теплообменники 27 и 26, где под воздействием тепла, отбираемого из отходящих газов известеобжигательной печи, происходит десорбция CO2. Регенерированный таким образом раствор моноэтаноламина вновь направляется на повторное поглощение следующей порции углекислого газа. В итоге выделенный CO2 из скруббера 28 компрессором 22 направляется на карбонизацию в реакторы 13.

Углекислый газ, выделившийся при обжиге природного мела в известеобжигательной печи концентрируют поглощением водным раствором МЭА при температуре 20-40°С. При температуре не превышающей указанный диапазон, процесс абсорбции протекает в достаточно полной степени. Превышение этого температурного диапазона приводит к снижению поглощения CO2.

Концентрация МЭА в воде определяется стехиометрическим взаимодействием его с CO2 и выбранными параметрами процесса Т=120°С. Данная температура является предельной, т.к. температура кипения МЭА равна 170°С, а соотношение (масс. %) «МЭА : Н2О=10:90» при рабочей Т=120°С и нормальном давлении обеспечивает эффективность выделения (десорбции) CO2 на уровне 90-95%.

Десорбция CO2 из раствора МЭА проводится при Т=120°С. При этой температуре процесс десорбции протекает достаточно полно. Превышение температуры не рекомендуется, т.к. приводит к частичной возгонке МЭА, кипящего при Т=170°С.

Карбонизаторы 14 расположены последовательно, что позволяет наиболее полно и эффективно вести технологический процесс по максимальному использованию CO2.

При карбонизации в реакторы 14 вместе с углекислым газом дополнительно вводится окислитель - озон (генератор озона 13) в соотношении (об. ч.) «воздух : озонированный воздух» = 1:0,3, что гарантирует доокисление органических примесей в образовавшейся суспензии мелового молока. Озонированный воздух вводится в реактор 14. Концентрация озонированного воздуха в воздушной смеси менее 0,03 об. ч. не эффективно, в выше 0,03 об. ч. - приводит к лишним материальным и энергетическим затратам. Карбонизация осуществляется при повышенном давлении до 0,2 МПа и Т≈30±10°С.

Карбонизаторы 14 расположены последовательно, что позволяет наиболее полно и эффективно вести технологический процесс по максимальному использованию CO2.

При карбонизации в реакторы 14 вместе с углекислым газом дополнительно вводится окислитель - озон (генератор озона 13) в соотношении (об. ч.) «воздух : воздух озонированный» = 1:(0,01-0,03), что гарантирует доокисление органических примесей в образовавшемся меловом молоке и до CO2 и H2O.

Готовое меловое молоко через накопитель 15 направляют на очистку - сначала на вибросита 16, далее на фильтр-прессы 17, где удаляются механические примеси и избыток влаги. Температура процесса - в пределах 20-40°С при повышенном атмосферном давлении (до 1,6 МПа). Дополнительное фильтрование мелового молока через вибросита 16 сеткой 45-71 мкм обязательно и связано с конкретным получением параметров по гранулометрическому составу конечного химически осажденного мела РСС.

Химически осажденный мел РСС проходит одну или несколько стадий водной, отмывки (реакторы отмывки 19). Качество отмывочной воды определяется действующим (ГОСТ 6709-72. Вода дистиллированная. Технические условия), а количество стадий - качеством полученного химически осажденного мела РСС.

С целью более полной отмывки (очистки) в очищаемую воду в реакторы 19 дополнительно вводится окислитель - озон (генератор озона 18), обеспечивающий полное озонирование воздуха, что гарантирует очистку от органических соединений и микробиологических загрязнений.

После каждой стадии отмывки водная суспензия химически осажденного мела подвергается фильтрации на фильтр-прессах 17.

После окончания процесса отмывки, влажный мел проходит этап сушки. Технологическая операция производится в сушильном барабане 20 без непосредственного контакта среды и сушильного агента, что исключает возможность загрязнения полученного продукта. Температура высушивания влажного химически осажденного мела осуществляется на воздухе при температуре 120-130°С, что обусловлено двумя причинами:

- ниже Т=120°С процесс сушки затягивается по времени и не обеспечивает качества товарного продукта;

- выше Т=130°С наблюдается неконтролируемое уплотнение порошков, что требует введения дополнительного процесса его механического дробления (перетирание).

Осушенный мел подается на измельчение.

Помол производится на вибрационных мельницах. Далее продукция подается на линию упаковки готовой продукции. Химически осажденный мел РСС упаковывается в мешки с вкладышем. После упаковки продукция помещается на склад хранения 21 готовой продукции.

В таблице представлены сравнительные параметры полученного химически осажденного мела РСС и значений по ГОСТ (ГОСТ 8253-7 9 Мел химически осажденный. Технические условия с Изменениями N 1, 2, 3).

1. Способ получения химически осажденного мела, включающий обжиг природного мела до извести с выделением углекислого газа, гашение полученной извести водой до известкового молока, его фильтрование на виброситах, карбонизацию очищенного известкового молока с получением мелового молока углекислым газом, высушивание полученного химически осажденного мела, отличающийся тем, что перед высушиванием проводят отмывку известкового молока в среде полного озонирования воздуха, обжиг, гашение и карбонизацию осуществляют в среде «воздух: воздух озонированный», при этом продолжительность обжига природного мела составляет 1-10 часов с момента достижения в зоне загрузки природного мела температуры обжига 850-900°С, причем среду «воздух: воздух озонированный» выбирают в соотношении (об.ч):

- на стадии обжига «воздух: воздух озонированный»=1:0,5;

- на стадии гашения «воздух: воздух озонированный» =1:0,2;

- на стадии карбонизации «воздух: воздух озонированный»=1:0,03.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что время гашения извести с получением известкового молока составляет 30-35 мин при соотношении «комовая известь: вода» 11:89 мас.%.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что выделившийся при обжиге природного мела углекислый газ очищают и концентрируют поглощением водным раствором моноэтаноламина в соотношении «моноэтаноламин: вода» 10:90 мас.% при температуре 40°С и давлении до достижения равновесия химической реакции.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что фильтрование известкового молока осуществляют на виброситах сеткой с размером ячеек 45-71 мкм.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что высушивание химически осажденного мела осуществляют при температуре 120-130°С.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что процесс карбонизации осуществляется при повышенном давлении до 0,2 МПа и Т≈30оС.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что фильтрованное меловое молоко подвергается отмывке водой в соотношении (об.ч.) «вода: меловое молоко»=1,0:0,2 с последующим унифицированным фильтрованием суспензии при температуре процесса 30°С и повышенном атмосферном давлении 1,6 МПа на виброситах с сеткой 45-71 мкм.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к извлечению твердого компонента, содержащего кальций, из сталеплавильного шлака. Предложен способ извлечения твердого компонента, содержащего кальций, из сталеплавильного шлака, включающий погружение сталеплавильного шлака в водный раствор, содержащий диоксид углерода, отделение указанного шлака от водного раствора, повышение рН водного раствора, отделенного от сталеплавильного шлака, и извлечение твердого компонента, содержащего кальций, выпавшего в осадок из водного раствора с повышенным рН.

Изобретение относится к способу получения водной суспензии осажденного карбоната кальция, к водной суспензии осажденного карбоната кальция и к осажденному карбонату кальция, полученному этим способом, к продукту, содержащему водную суспензию осажденного карбоната кальция или осажденный карбонат кальция, а также к его применению.

Настоящее изобретение относится к способу получения частиц флоккулированного наполнителя, где объединяют, по меньшей мере, две водные суспензии, по меньшей мере, одного материала наполнителя и, по меньшей мере, одной флоккулирующей добавки.

Изобретение может быть использовано при изготовлении бумаги, меловании бумаги, в производстве пластмасс, адгезивов, герметиков и красок. Для приготовления водной суспензии, содержащей осажденный карбонат кальция, осуществляют карбонизацию по меньшей мере одного источника кальция, являющегося по существу нерастворимым в воде, по меньшей мере одним источником карбоната в присутствии по меньшей мере одного водорастворимого источника марганца.

Изобретение может быть использовано при изготовлении бумаги, меловании бумаги, в производстве пластмасс, адгезивов, герметиков и красок. Для приготовления водной суспензии, содержащей осажденный карбонат кальция, осуществляют карбонизацию по меньшей мере одного источника кальция, являющегося по существу нерастворимым в воде, по меньшей мере одним источником карбоната в присутствии по меньшей мере одного водорастворимого источника марганца.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения оксида алюминия из богатых алюминием материалов с интегрированной утилизацией СO2 включает измельчение и выщелачивание богатых Al материалов в соляной кислоте.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности для получения минерального наполнителя, применяемого в полимерных композициях, красках, производстве бумаги.

Изобретение может быть использовано в производстве ворсовых материалов, бумаги. Способ получения флоккулированных частиц наполнителя включает обеспечение по меньшей мере двух водных суспензий, каждая из которых содержит по меньшей мере один материал-наполнитель.

Изобретение может быть использовано в производстве ворсовых материалов, бумаги. Способ получения флоккулированных частиц наполнителя включает обеспечение по меньшей мере двух водных суспензий, каждая из которых содержит по меньшей мере один материал-наполнитель.

Изобретение может быть использовано в производстве бумаги, красок, полимерных композиций. Способ изготовления водной суспензии осажденного карбоната кальция включает обеспечение содержащего оксид кальция материала и по меньшей мере одной деполимеризованной карбоксилированной целлюлозы, имеющей молекулярную массу Mw в интервале от 10000 до 40000 г/моль.

Изобретение относится к производству неорганических материалов, а именно химически осажденного мела, предназначенного для пищевой, медицинской, парфюмерно-косметической, химической, нефтехимической, лакокрасочной и других отраслей промышленности. Способ получения химически осажденного мела включает обжиг природного мела до извести с выделением углекислого газа, гашение полученной извести водой до известкового молока, фильтрование на виброситах, карбонизацию очищенного известкового молока с получением мелового молока углекислым газом. Далее высушивание полученного химически осажденного мела. Перед высушиванием проводят отмывку известкового молока в среде полного озонирования воздуха. Обжиг, гашение и карбонизацию осуществляют в среде «воздух: воздух озонированный». Продолжительность обжига природного мела составляет 1-10 часов с момента достижения в зоне загрузки природного мела температуры обжига 850-900оС. Изобретение обеспечивает упрощение технологии получения химически осажденного мела РСС при повышении качества готового продукта. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх