轻质碳酸钙的设计方案

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1、轻质碳酸钙的制备实验方案（轻质碳酸钙的过滤和干燥）化工092班庞通等200900601066指导老师乐志文一、实验目的1.对轻质碳酸钙有一定的认识2.了解轻质碳酸钙的工业制备方法3.熟悉板框过滤机的结构和操作方法4.了解洞道式干燥装置的基本结构、工艺流程和操作方法5.学习测定物料在恒定干燥条件下干燥特性的实验方法二、实验原理1.轻质碳酸钙（CaCO3）：一种重要的无机粉体材料。具有价格低、原料广、无毒无害等优点，被广泛应用于塑料、橡胶、造纸、涂料、油墨、化妆品等行业作为填料，起到增加体积、降低成本的作用。研究表明，不同晶型、不同粒度碳酸钙具有不同性质，

2、纳米级超细碳酸钙由于具有较大比表面，因而具有较好的补强特性。轻质碳酸钙的生产方法有多种，有碳化法、纯碱(Na2CO3)氯化钙法、苛化碱法、联钙法、苏尔维(Solvay)法。本实验采用碳化法，以生石灰CaO为原料，经消化、碳化、过滤、干燥、粉碎而成，涉及的主要反应为：用水消化氧化钙生成石灰乳：CaO+H2O=Ca(OH)2用二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀和水：Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O2.板式过滤的原理：过滤是利用能让液体通过而截留固体颗粒的多孔介质（滤布和滤渣），使悬浮液中固体、液体得到分离的单元操作。过滤操作本质上是流体通过固体颗

3、粒床层的流动，所不同的是，该固体颗粒床层的厚度随着过滤过程的进行不断增加。过滤操作分为恒压过滤和恒速过滤。当恒压操作时，过滤介质两侧的压差维持不变，单位时间通过过滤介质的滤液量不断下降；当恒速操作时，即保持过滤速度不变。恒压过滤方程(1)式中：单位过滤面积获得的滤液体积(m3/m2)；V——滤液体积(m3)A——过滤面积(m2)；——单位过滤面积上的虚拟滤液体积(m3/m2)——实际过滤时间(s)；K——过滤常数(m2/s)由式(1)得：(2)式(2)表明，恒压过滤时与q之间为线性关系。实验中记录下不同过滤时间θ内的单位面积滤液量q，将θ/q对q作图，

4、可得一直线，其斜率为1/K，而截距为。3.洞道式干燥的原理：干燥是利用热量去湿的一种方法，它不仅涉及到气、固两相间的传热与传质，而且涉及到湿分以气态或液态的形式自物料内部向表面传质的机理。由于物料的含水性质和物料形状的差异，水分传递速率的大小差别很大，概括起来，它受到物料及其含水性质，干燥介质的性质、流速，干燥介质与湿物料接触方式等各种因素的影响。按干燥过程中空气状态参数是否变化，可将干燥过程分为恒定干燥条件操作和非恒定干燥条件操作两大类。本次实验采用恒定干燥条件操作。干燥速率的定义为单位干燥面积(提供湿分汽化的面积)、单位时间内所除去的湿分质量。即：

5、（3）式中：U——干燥速率，又称干燥通量，kg/(m2s)；A——干燥表面积，m2；W——汽化的湿分量，kg；τ——干燥时间，s；GC——绝干物料的质量，kg；X——物料湿含量，kg湿分/kg干物料，负号表示X随干燥时间的增加而减少。干燥速率的测定方法：将湿物料试样置于恒定空气流中进行干燥实验，随着干燥时间的延长，水分不断汽化，湿物料质量减少。若记录物料不同时间下质量G，直到物料质量不变为止，也就是物料在该条件下达到干燥极限为止，此时留在物料中的水分就是平衡水分X*。再将物料烘干后称重得到绝干物料重GC，则物料中瞬间含水率X为：（4）计算出每一时刻的瞬

6、间含水率X，然后将X对干燥时间τ作图，即为干燥曲线。由已测得的干燥曲线求出不同X下的斜率，再由式（3）计算得到干燥速率U，将U对X作图，就是干燥速率曲线。三、实验装置：图1　轻质钙生产基本步骤方框图煅烧包装冷却净化压缩碳化调和精制消化干燥脱水表面处理沉降四、实验仪器和药品药品：CO2、生石灰、1.0%酚酞酒精指示剂、冰块、仪器：消化池、泵、碳化塔、三级筛、旋液分离器、板框过滤机、洞道干燥机、温度计五、实验步骤1.生石灰消化：称取一定量的生石灰放入消化池中，按照H2O:CaO(质量比)为5:1的比例用80℃左右的热水在消化池进行消化，搅拌至消化基本完全时

7、，静置冷却60min，再搅拌10min后就可以放出石灰乳。2.石灰乳的精制：用冷水将粗灰乳的浓度调和到约13Bé后，用泵将粗灰乳送入三级筛过筛，然后再送入旋液分离器再次进行分离，得到精制石灰乳并进行陈化。3.碳化：将配制定量浓度12Bé的Ca(OH)2悬浮液先进行预冷或加热至某温度(10～40℃)，加入到碳化塔中，前期控制温度(如加入冰袋控制至30-40℃).然后通入CO2和空气的混合气体(其中CO2气体为100ml/h，空气为250ml/h左右)，在反应后期温度控制在50-60℃。从碳化塔底部的采样口先放掉沉积在管口内的悬浮液后，再放出约100ml的

8、悬浮液与500ml的烧杯中，静置约一分钟后向悬浮液中滴入2滴1.0%酚酞酒精指示剂并振摇，若呈