輕質碳酸鈣的設計方案

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1、制備超細碳酸鈣的實驗方案（超細碳酸鈣的過濾和干燥）化工112班梁明201100601063同組人：潘貴海、廖江紅、黃燕指導老師：樂志文一、實驗目的1.對輕質碳酸鈣有一定的認識2.了解輕質碳酸鈣的工業(yè)制備方法3.熟悉板框過濾機的結構和操作方法4.了解洞道式干燥裝置的基本結構、工藝流程和操作方法5.學習測定物料在恒定干燥條件下干燥特性的實驗方法二、實驗原理1.輕質碳酸鈣（CaCO3）：一種重要的無機粉體材料。具有價格低、原料廣、無毒無害等優(yōu)點，被廣泛應用于塑料、橡膠、造紙、涂料、油墨、化妝品等行業(yè)作為填料，起到增加體積、降低成本的作用。研究表明，不同晶型、不同粒度碳酸鈣具有不

2、同性質，納米級超細碳酸鈣由于具有較大比表面，因而具有較好的補強特性。輕質碳酸鈣的生產方法有多種，有碳化法、純堿(Na2CO3)氯化鈣法、苛化堿法、聯(lián)鈣法、蘇爾維(Solvay)法。本實驗采用碳化法，以生石灰CaO為原料，經(jīng)消化、碳化、過濾、干燥、粉碎而成，涉及的主要反應為：用水消化氧化鈣生成石灰乳：CaO+H2O=Ca(OH)2用二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸鈣沉淀和水：Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O2.板式過濾的原理：過濾是利用能讓液體通過而截留固體顆粒的多孔介質（濾布和濾渣），使懸浮液中固體、液體得到分離的單元操作。過濾操作本質上是流體通過固體顆粒床層的流動

3、，所不同的是，該固體顆粒床層的厚度隨著過濾過程的進行不斷增加。過濾操作分為恒壓過濾和恒速過濾。當恒壓操作時，過濾介質兩側的壓差維持不變，單位時間通過過濾介質的濾液量不斷下降；當恒速操作時，即保持過濾速度不變。恒壓過濾方程(1)式中：單位過濾面積獲得的濾液體積(m3/m2)；V——濾液體積(m3)A——過濾面積(m2)；——單位過濾面積上的虛擬濾液體積(m3/m2)——實際過濾時間(s)；K——過濾常數(shù)(m2/s)由式(1)得：(2)式(2)表明，恒壓過濾時與q之間為線性關系。實驗中記錄下不同過濾時間θ內的單位面積濾液量q，將θ/q對q作圖，可得一直線，其斜率為1/K，而截

4、距為。3.洞道式干燥的原理：干燥是利用熱量去濕的一種方法，它不僅涉及到氣、固兩相間的傳熱與傳質，而且涉及到濕分以氣態(tài)或液態(tài)的形式自物料內部向表面?zhèn)髻|的機理。由于物料的含水性質和物料形狀的差異，水分傳遞速率的大小差別很大，概括起來，它受到物料及其含水性質，干燥介質的性質、流速，干燥介質與濕物料接觸方式等各種因素的影響。按干燥過程中空氣狀態(tài)參數(shù)是否變化，可將干燥過程分為恒定干燥條件操作和非恒定干燥條件操作兩大類。本次實驗采用恒定干燥條件操作。干燥速率的定義為單位干燥面積(提供濕分汽化的面積)、單位時間內所除去的濕分質量。即：（3）式中：U——干燥速率，又稱干燥通量，kg/(m

5、2s)；A——干燥表面積，m2；W——汽化的濕分量，kg；τ——干燥時間，s；GC——絕干物料的質量，kg；X——物料濕含量，kg濕分/kg干物料，負號表示X隨干燥時間的增加而減少。干燥速率的測定方法：將濕物料試樣置于恒定空氣流中進行干燥實驗，隨著干燥時間的延長，水分不斷汽化，濕物料質量減少。若記錄物料不同時間下質量G，直到物料質量不變?yōu)橹梗簿褪俏锪显谠摋l件下達到干燥極限為止，此時留在物料中的水分就是平衡水分X*。再將物料烘干后稱重得到絕干物料重GC，則物料中瞬間含水率X為：（4）計算出每一時刻的瞬間含水率X，然后將X對干燥時間τ作圖，即為干燥曲線。由已測得的干燥曲線求

6、出不同X下的斜率，再由式（3）計算得到干燥速率U，將U對X作圖，就是干燥速率曲線。三、實驗裝置：圖1　超細鈣生產基本步驟方框圖煅燒包裝冷卻凈化壓縮碳化調和精制消化干燥脫水表面處理沉降四、實驗儀器和藥品藥品：CO2、生石灰、1.0%酚酞酒精指示劑、冰塊、儀器：消化池、泵、碳化塔、三級篩、旋液分離器、板框過濾機、洞道干燥機、溫度計五、實驗步驟1.生石灰消化：稱取一定量的生石灰放入消化池中，按照H2O:CaO(質量比)為5:1的比例用80℃左右的熱水在消化池進行消化，攪拌至消化基本完全時，靜置冷卻60min，再攪拌10min后就可以放出石灰乳。2.石灰乳的精制：用冷水將粗灰乳的

7、濃度調和到約13Bé后，用泵將粗灰乳送入三級篩過篩，然后再送入旋液分離器再次進行分離，得到精制石灰乳并進行陳化。3.碳化：將配制定量濃度12Bé的Ca(OH)2懸浮液先進行預冷或加熱至某溫度(10～40℃)，加入到碳化塔中，前期控制溫度(如加入冰袋控制至30-40℃).然后通入CO2和空氣的混合氣體(其中CO2氣體為100ml/h，空氣為250ml/h左右)，在反應后期溫度控制在50-60℃。從碳化塔底部的采樣口先放掉沉積在管口內的懸浮液后，再放出約100ml的懸浮液與500ml的燒杯中，靜置約一分鐘后向懸浮液中滴入2滴1.0