武汉工程大学邮电毕业设计

武汉工程大学邮电与信息工程学院课程设计说明书论文题目：年产1000t/a轻质碳酸钙碳化法生产工艺设计学号：学生姓名：专业班级：指导教师：总评成绩：目录引言…………………………………………………………………………………Ⅰ摘要…………………………………………………………………………………ⅡAbstract……………………………………………………………………………Ⅲ第1章文献综述…………………………………………………………………11.1碳酸钙的介绍和应用…………………………………………………………11.2碳酸钙工业发展过程…………………………………………………………51.3年产1000t/a轻质碳酸钙生产方案的确定…………………………………5第2章年产1000t/a轻质碳酸钙碳化法生产工艺设计………………………72.1数据准备………………………………………………………………………72.2工艺设计计算…………………………………………………………………92.3艺设计计算结果汇总…………………………………………………………18第3章设备的选型………………………………………………………………203.1煅烧窑的结构…………………………………………………………………203.2碳化塔的结构…………………………………………………………………203.3消化机的结构…………………………………………………………………213.4干燥器的结构…………………………………………………………………21经济安全环保问题讨论……………………………………………………………22附录一符号说明…………………………………………………………………23附录二工艺流程及设备图………………………………………………………24设计过程评述………………………………………………………………………25参考文献……………………………………………………………………………27致谢…………………………………………………………………………………28引言碳酸钙是用量最大，使用范围最广的一种无机填充剂（又称无机填料）。碳酸钙主要应用于橡胶、塑料、建材、纸张、涂料、油渍、医药、食品、饲料、牙膏、化妆品、油墨等生产、加工和运用中。碳酸钙最主要的作用就是增加产品的体积，降低生产成本。本课程设计进行碳化法生产1000t/a轻质碳酸钙工艺设计。主要工艺步骤有：煅烧、消化、碳化、过滤、干燥、粉碎、包装等。一定粒度的石灰石同一定比例的煤粉经机械气窑煅烧后，从下部出灰口自动卸出，经适度冷却后进入消化桶中进行搅拌，消化液用筛滤器除去粗渣，再经过三次旋液分离器分离出固体残渣，将精乳化打到料浆池以调节乳液浓度后去碳化，含有二氧化碳的窑气从窑上部引出，经冷却、除尘、用压缩机压缩后送到碳化系统进行碳化反应。窑气先以第三碳化塔底部进入，顶部引出。顺序经过第二、第一碳化塔后放空或部分应回到压缩机进口。精制乳液从第一碳化塔进入喷咀。雾化的细小液滴自上而下部上升的窑气逆流接触碳化。从塔底部引出后依次进入第二、第三碳化塔进行鼓泡吸收反应，达到碳化终点后以第三塔底部取出到熟浆池，得到碳酸钙和清母液，用板框压滤，回转窑干燥、粉碎分级后即得到超优轻质碳酸钙产品（如果要生产活性碳酸钙，只需将压滤后的滤饼重新进行打浆。加入表面处理剂充分搅拌混合，然后进行脱水、干燥及粉碎后即得到活性碳酸钙产品）。对工艺过程进行物料衡算和热量衡算，进行主要设备进行选型。绘制工艺流程图和碳化塔结构图。摘要本课程设计进行碳化法生产1000t/a轻质碳酸钙工艺设计。将一定粒度的石灰石同一定比例的煤粉煅烧后，经适度冷却消化桶中进行搅拌，消化液过滤、除粗渣，再经过旋液分离出去固体残渣，精制乳化后调整乳液浓度后送去碳化，达到碳化终点后再取出浆料，得到碳酸钙（固体）和清母液，过滤、干燥、粉碎分级后得到超细轻质碳酸钙产品。对工艺过程中主要设备进行选型。AbstractThecarbonizationlawproducesthecalciumcarbonateoflightquality,aftercalciningcertaingrainsizelimestoneandcoalofcertainproportion.Mixedwhileslakingthebarrelbyappropriatecooling,theslakedjuiceisfilteredexpectthethickdreg,isitfastenliquidisitremovesolidresiduetoseparate,adjustcreamsendcarbonizationafterthedensityafterthetreatingemulsificationtoundergoandthen,takeoutthethickliquidmaterialafterreachingcarbonizationterminalpoint,getcalciumcarbonatesolidandclearmotherliquor,receivetheultradetailedlightqualitycalciumcarbonateproductsafterfiltering,drying,crushingandgrading.Keywords:calcium,slaking,treatment,filtering,drying,crushing.第1章文献综述1.1碳酸钙的介绍和应用一、产品介绍碳酸钙是一种无机化合物，是石灰石的主要成分，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%。碳酸钙按生产方法的不同可分为轻质碳酸钙、重质碳酸钙和活性碳酸钙[5]。轻质碳酸钙又称沉淀碳酸钙，简称轻钙，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，再加上水消化石灰生产石灰乳（主要成分为氢氧化钙），然后再通入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。或者先用碳酸钠和氢氧化钙进行复分解反应生成沉淀碳酸钙，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，所以称为轻质碳酸钙[1]。轻质碳酸钙为白色粉体材料，无味、无嗅，比重为2.71，在825—896.5℃分解，熔点为1339℃，有无定形和结晶型两种形态，结晶型中又可分为斜方晶体系和六方晶系，呈柱状或菱形，难溶于水和醇；溶于酸，同时放出二氧化碳，呈放热反应，也溶于氯化铵溶液，在空气中稳定，有轻微的吸潮现象。二、特点用途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）。碳酸钙主要应用于橡胶、塑料、建材、纸张、涂料、油渍、医药、食品、饲料、牙膏、化妆品、油墨等生产、加工和运用中。碳酸钙最主要的作用就是增加产品的体积，降低生产成本。三、碳酸钙在橡胶中的应用1.增加橡胶体积，降低生产成本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，达到价格低成本的目的[1]。2.改善橡胶的加工性能橡胶在加工过程中，其加工性能对于橡胶的成形很重要。在浅色填料中，碳酸钙的分散性好，碳酸钙不仅可以与先回家呈任意比混炼，而且可以和其他助剂一起混入橡胶中进行混炼，另外，碳酸钙的添加比例的变化不会影响橡胶的硫化体系。3.改善硫化橡胶性能，起半补强或补强作用①碳酸钙粒径分布程度对橡胶性能也用影响，轻质碳酸钙的粒度分布比重质碳酸钙的粒度分布均匀一些，加油轻质碳酸钙的橡胶性能也比加重质碳酸钙的橡胶性能略高。碳酸钙粒径越小，对橡胶的拉伸程度、撕裂强度和挠性的提高越明显。②在相同的粒径下，碳酸钙的晶体结构不同，橡胶性能也不同。③在相同的粒径下，碳酸钙的晶形不同，橡胶的性能也不同。④碳酸钙的晶体表面结构决定其表面性，而表面性质对橡胶性能有影响，经过表面改性可以提高碳酸钙的分散性，同时也可以增加碳酸钙与橡胶的亲和性，显示出一定的补强作用。⑤由于碳酸钙的粒径、晶体结构、晶体形状和表面改性方法均不同，从而形成了不少种类的碳酸钙种类不同，对橡胶性能的影响也不同。4.在橡胶中发挥一些特殊的作用:在硫化橡胶中，碳酸钙可以调节橡胶的硬度。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，在橡胶的胶水中，添加碳酸钙也可以调节粘度。四、碳酸钙在塑料中的应用1.增加塑料体积、减少产品成本。2.提高塑料的尺寸稳定性，碳酸钙的添加，在塑料中起一定骨架作用。3.提高塑料的硬度和刚性。塑料的硬度随碳酸钙的陪入量的增加而增大，塑料的伸长率又随其生长率的增加而降低。4.碳酸钙的加入，改变塑料的流变性能，提高塑料制品的表面光泽和表面平整性，还可以减小塑料的收缩率、线膨胀系数、蠕变耐热性能等。5.提高塑料的耐热性。6.改进塑料的散光性。7.可使塑料具有某些特殊性能。如碳酸钙添加于电缆料中有绝缘作用五、碳酸钙在建材中的应用新型复合材料—钙塑材料，即在少量的聚烯烃树脂中添加大量碳酸钙填充剂和适量其它添加剂制成。此种材料兼具木材、塑料和纸张的许多优良性能，具有耐热、耐化学腐蚀、耐寒、隔音、防震和加工容易等特性，可以在包装、建材和家具等方面大量代替纸张和木材。六、碳酸钙在纸张中的应用在纸张中添加适量的碳酸钙，可以保持纸张有一定的强度和白度，同时减低成本。在在铜版纸的涤料中作白色颜料。在纸张中也可以低到特殊作用。七、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，碳酸钙被称为体制颜料。1.碳酸钙在油性涤料中应用。碳酸钙的填入是底漆对基层表面的沉积性和渗透性增强。在厚漆中碳酸钙可以使涂料增稠和加厚，起填充和补平作用。在面漆中，碳酸钙是理想的消光填料，也用于防锈。2.碳酸钙在水性涂料中的应用。由于碳酸钙为白色，而且亲水，价格便宜，所以在水性涂料中，碳酸钙获得大量的应用。八、碳酸钙在医药、食品、饲料、牙膏、化妆品、油墨等中的应用碳酸钙是只要工业中培养基的重要组成之一，其作用除了提供金属钙外，还对稳定发的培养过程中pH值变化发挥缓冲作用。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。在某些食品中，如口香糖、巧克力等，碳酸钙作强化剂，既降低成本，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，重质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可以作为填充剂。碳酸钙还用于印刷油墨、油灰、封蜡、粘胶剂中，大多是起增加体积和降低成本的填充剂作用。重质碳酸钙还是玻璃工业的主要原料之一。1.2碳酸钙工业发展过程早在1850年英国伯翰斯特奇（J&ESturge）公司已开始用碳酸钠和氧化钙作为原料生产轻质碳酸钙。1909年日本白石恒二发明了用二氧化碳与石灰乳反应制备轻质碳酸钙的碳化法。1913年美国西弗吉尼亚州纸浆和纸张公司（西瓦科）[WestVirginiaPulpandPaperCompany(Westvaco)]采用碳化法生产轻质碳酸钙。1924年日本白石恒二建立了白石工业株式会社，并用碳化法将轻质碳酸钙投入工业生产。此后日本在碳酸锆的科学研究和生产技术方面一直处于领先地位。1972年研制出了用硬脂酸改性的活性碳酸钙，命名为白艳华（Hakuenka），1933年研制出了平均粒径为0.4µm的微细碳酸钙，1952年研制出了平均粒径为0.04µm超细碳酸钙，1965年研制出了平均粒径为0.02µm的超微细碳酸钙，1983年研制出了平均粒径为0.005µm的超微细碳酸钙，同年又研制出了无定形碳酸钙。现已研制出不同晶形，不同粒度，不同表面改性的碳酸钙50种以上。国内碳酸钙工业始于1931年，当时国内橡胶工业兴起，日用化工亦发展起来，迫切需要白色填料，于是碳酸钙工业就应运而生。1931年在上海大中华橡胶厂建立了