白云石碳化法制取轻质镁盐的新工艺模板.doc

目录1.工艺介绍21.1工艺原理21.2工艺步骤21.3工艺步骤图31.4工艺控制指标42.新工艺特点分析62.1工艺特点62.2技术优势63.产品用途及行业分析83.1三种产品关键用途83.1.1活性氧化镁83.1.2超细含镁碳酸钙83.1.3轻质碳酸镁83.2现在行业情况83.2.1轻质氧化镁行业83.2.2轻质碳酸镁行业93.2.3超细碳酸钙行业104.致谢125.参考文件13白云石碳化法制取轻质镁盐新工艺汪建力（黄石理工学院，应用化工技术， 435000）摘要：现在中国以白云石为原料生产二镁一钙（碳酸镁， 氧化镁， 含镁碳酸钙）工艺设备分为3种：传统工艺及设备；连续喷雾和菌帽塔二级碳化工艺及设备；气烧立窑、新型组合式碳化工艺及设备、二级干燥、旋流动态煅烧生产活性氧化镁联产纳米级含镁碳酸钙（含活性）。从工艺原理、工艺步骤及设备全方面分析比较3种工艺设备优缺点，深入说明第三种工艺在中国属领先水平，应深入推广和应用。关键词：白云石；碳化法；工艺；行业；用途Lightweight magnesium dolomite carbonization legal take salt techniquesWang Jianli（Huangshi institute of technology，Application chemical technology，435000）Abstract：At present China dolomite as raw material to produce two magnesium a calcium (magnesium carbonate, magnesium oxide, including magnesium carbonate) process equipment is divided into three kinds: The traditional process and equipment; For spray and bacteria cap tower technology and equipment; secondary carbonation Gas burn shaft kiln, new combined-type carbonization process and equipment, two-stage drying, dynamic hydrocyclone cogeneration calcined production activity with magnesium nanoscale magnesium carbonate (including activity). From its principle, process flow and equipment comprehensively analyzing advantages and disadvantages compared three technical equipment, further explained the third kind of technology belong to the leading level in China, we should further popularization and application.Keywords：Dolomite; Carbonization; process; industry; use1.工艺介绍1.1工艺原理本工艺以白云石为原料，经煅烧、消化、碳化、热解、分离、干燥、镁煅烧等工序生产活性氧化镁（含工业氧化镁）、超细含镁碳酸钙（含活性）、轻质碳酸镁系列产品。本工艺理论依据：白云石煅烧工序化学反应式：白云灰消化工序化学反应式：碳化工序化学反应式：热解工序化学反应式：镁煅烧化学反应式：1.2工艺步骤 首先，一定粒度白云石和一定百分比白煤经立窑顶部加入窑内，进行白云石煅烧反应。从立窑下部卸出白云灰，经筛选送入双搅槽式化灰机，由热水槽加水进行消化，消化好灰乳，经振动筛除渣后，进入粗灰乳中间槽，再经三级旋液分离器精制后，进入精浆槽，加水调整浓度后待碳化用。三级旋液分离器分离出渣液，流入渣浆槽，经渣液分离器回收其中钙、镁后，浆液流入粗灰乳中间槽，废渣液排出。立窑顶部抽出窑气经二级除尘降温脱硫后，经罗茨鼓风机，进入活塞压缩机加压后，送入碳化塔，进行碳酸化反应。由热解器分解出来二氧化碳气体经冷却塔、气液分离器后进入缓冲罐和二氧化碳气混合，一并进入活塞压缩机升压。精浆液从一级碳化塔上部进入喷嘴，雾化浆液自上而下和二氧化碳气逆流接触，进行碳化反应，进入下一级碳化塔，直至达成碳化终点，经钙高压聚丙烯隔膜压滤机得到含镁碳酸钙滤饼和重镁液，滤液从预热解器顶部进入。滤饼经皮带运输机、送入带式钙干燥机经干燥分离得到超细含镁碳酸钙产品。滤液经连续管式热解器热解1，重镁液分解得到轻质碳酸镁悬浊液，经镁压滤机压滤得到滤饼，送入镁干燥机干燥，一部分送去粉碎得到轻质碳酸镁产品；另一部分进入旋流动态煅烧窑煅烧，轻质碳酸镁分解，制取活性氧化镁，经分级包装得到活性氧化镁产品。滤液回收用于消化、一次压滤滤饼水化等。1.3工艺步骤图工艺步骤简图见图1-1图1-1 白云石碳化法生产活性氧化镁联产纳米级含镁碳酸钙 （含活性） 生产工艺步骤1.4工艺控制指标矿石矿物关键为白云石，呈粉白色，白色颗粒状、粒状变晶结构。矿石化学成份：关键为、，少许、，微量、等。矿体平均含量约30，平均含量约21，含量平均小于1，、含量极低，符合熔剂用白云岩要求。(1)消化岗位槽式化灰机波美度控制在6-7白云灰进料量2t/h，（生烧过烧率10%），反应温度90，灰乳进精浆槽（V0311bc）加冷水调浓至5 波美度（Be）左右，循环冷却。灰乳进精浆槽B.C加冷水调浓至5 波美度（Be）左右，控制调浓后温度30。一级碳化塔进料量20m3/h，温度30，浓度5 波美度（Be）左右。(2)碳化岗位一级碳化塔进料量20m3/h，温度30，浓度5 波美度（Be）左右。一级碳化塔液位800010000mm。二级碳化塔进料浓度4 波美度（Be）左右，补加冷水6.0m3/h，总进料量26m3/h。二级碳化塔内液位800010000mm。三级碳化塔进料浓度4.5-5.5波美度（Be），补加18冷水12 m3/h，总进料量38m3/h。三级碳化塔内，液位800010000mm。（液位有波动）三级碳化出料泵出料量依据液位情况进行调整。（考虑板框进料流量由快变慢特征）三级碳化塔窑气入口温度40，入口压力0.3MPa。（入塔压力据一、二、三级碳化塔液位波动）(3)热解岗位预热解器液位8001200mm。热解器反应温度7080，热解器液位1200mm。热解液中间储槽液位1500mm。水环真空泵压力0.06MPa。(4)板框压滤岗位钙压滤机 通常进料压力打到0.5Mpa，0.5Mpa压力压榨30分钟。镁压滤机 通常进料压力打到0.5Mpa，0.3-0.5Mpa压力压榨10分钟。(5)干燥岗位钙干燥机 进风温度 200-250 挤条机频率 20Hz一、二、三层网带频率分别16 14 10 镁干燥机 进风温度 200-230 挤条机频率 20Hz 一、二、三网带频率分别16 14 12具体指标需要依据物料特征进行调整。2.新工艺特点分析2.1工艺特点本工艺采取河北科技大学研制成功“以白云石为原料生产超细含镁碳酸钙，联产轻质碳酸镁新工艺、新产品2”改善后工业化结果，和传统工艺相比，含有以下特点：(1)以新型组合式碳化工艺替换间歇式鼓泡碳化法。提升了生产效率及镁回收率，增加了超细含镁碳酸钙新产品，充足利用白云石资源，变废为宝，降低了生产成本，既提升了经济效益，又保护了环境；(2)以连续管式热解器替换传统间歇压力罐热解，含有连续进料，蒸汽供需稳定，操作简单、方便，产品质量稳定，碳酸氢镁转化率高，废镁水含镁量少，热解设备投资可降低80%左右，并采取低温热解工艺，使其综合能耗降低30左右；(3)采取高压聚丙烯隔膜压滤机，滤饼中水份可降低10%，节能效果显著；(4)以新型高效带式串干燥机干燥替换传统隧道窑干燥，含有连续生产、节能、热效率高、物料回收率高，工作环境卫生、清洁、无污染，膏状物料直接干燥成需求粒度粉状成品，可省去粉碎和筛分工序等优点；(5)本工艺设置干法活化处理工序，可依据需要进行干法表面活化处理，以确保超细含镁碳酸钙产品系列化；(6)采取新型旋流动态煅烧设备，利用洁净燃烧气为热源，含有工艺设备优异，能量能够综合利用，操作环境好，无污染，产品质量稳定，可连续运转，生产能力大，能耗低等优点；(7)本工艺采取能量分级利用，综合回收利用，即碳酸镁煅烧尾气用于碳酸镁干燥，干燥尾气用于热解，使综合能耗降低30以上；总而言之，结合当地自然条件，选择中国首创工艺、优异设备，技术成熟可靠。2.2技术优势（1）资源自合利用现在中国碳化工艺从操作方法分关键有两种：其一为间歇鼓泡式碳化法。该法因设备简单、操作方便，属传统工艺被大多数厂家采取，此法气液接触差，碳化度及粒径不易控制，含镁碳酸钙粒径大，镁含量高，只能作低级保温材料或废弃，所以轻质碳酸镁产品原料消耗大，成本高，经济效益差，同时废渣造成环境污染。其二为连续喷雾和鼓泡相结合式碳化新工艺，是河北轻化工学院1986年开发成功科研结果，并在河北、广东等省建立工业装置实现了工业化生产。该工艺克服了前者部分缺点，增大了气液接触面积，便于控制碳化度及产品晶形、粒径，可生产超细含镁碳酸钙，这种钙镁混合型超细含镁碳酸钙性能指标达成日本白艳华质量标准，填补了中国空白。该工艺设备比较简单，便于自动化操作，镁总回收率3达90%以上，降低镁生产成本，降低了消耗，提升了经济效益，大力提倡以“循环经济4”可连续发展口号。（2）推广低温热解技术、节省热解用煤50河北科技大学发明专利ZL10102205.6、实用新型专利ZL7720.8，低温热解方法及低温热解反应器两项专利在河北省内邱镁制品生产线成功应用，取得显著节能50效果。低温热解技术原理：热解化学反应式以下：该反应为吸热反应，热解过程当温度95时，溶液中MgO含量小于1g/L；该反应是体积增大反应，当降低气相中CO2分压有利于反应向右进行，有利于热解，当采取热空气降低CO2分压，采取真空也能够降低CO2分压，故采取低温、低压使热解反应正常进行，即可降低能耗，又能确保碳酸氢镁分解，满足热解工艺需要。创新点及技术关键：（1）采取低温7080热解，节能50左右；（2）采取低压，降低重镁水表面CO2分压。（3）采取微机集散控制，确保系统平衡。（4）热解蒸汽锅炉煤耗由原来1214t/d降到67t/d（5）生产成本每吨氧化镁降低3000元3.产品用途及行业分析3.1三种产品关键用途3.1.1活性氧化镁活性氧化镁关键作为氯丁橡胶及氟橡胶促进剂和活化剂，用于黏合剂、陶瓷、塑料、油漆和纸张填料；多年来伴随建材等行业发展，新型黏合剂及密封材料、新陶瓷等需求增加较快，大型企业相继建立，对活性氧化镁需求量和日俱增，市场缺口较大；另外，医药上用作抗酸剂和缓泻剂，用于胃酸过多和十二指肠溃疡病；也可作为陶瓷、玻璃、高级保温材料及氧化镁水泥等原料。3.1.2超细含镁碳酸钙（含活性）超细含镁碳酸钙关键用于橡胶、涂料、造纸、塑料等行业，碳酸钙在橡胶制品中应用含有一定补强性能可替换白炭黑产品，在塑料制品中应用改善其外观性能和使用功效，在高级油墨中使用可改善其应用性能以适应信息时代高速印刷要求等。3.1.3轻质碳酸镁轻质碳酸镁5是橡胶制品优良填充剂和增强剂，也可作绝热、耐高温耐火材料，制造玻璃制品、镁盐、颜料、油漆和日用化学品等。现在中国生产厂家关键分布在河北、山西、辽宁、湖南、四川、甘肃、内蒙古等省。丹东玉龙镁业、河北省高邑县钙镁化工厂、石家庄远东钙镁、井陉常兴钙镁化工、石家庄金美化工等。3.2现在行业情况3.2.1轻质氧化镁行业现在中国有轻质氧化镁生产厂家40余家，大部分镁盐化工生产企业因投资不足、设备装备落后加之技术人员缺乏、研发力量微弱等原因影响，企业规模通常不大年产量约在1000吨以内，只有少许企业年产量在-3000吨左右。现将中国有代表性企业介绍以下：1、河北绵河镁盐化工在河北省井陉县南峪钙镁工业区，生产产品有轻质氧化镁1000吨、轻质碳酸镁1000吨、活性碳酸钙10000吨、轻质碳酸钙0吨。该厂现在氧化镁纯度93%、轻质碳酸镁纯度42%、活性碳酸钙98%。2、山西省和顺县银海镁业，年产轻质氧化镁余吨， 碳酸镁800余吨， 药用碳酸镁200余吨，高活性氧化镁200余吨。3、湘西和鑫纳米材料有限责任企业，年产氧化镁9000吨、碳酸钙30000吨，产品有98%高纯氧化镁、95.7%轻质氧化镁、超微细活性碳酸钙。经镁盐协会核实，该企业实际生产能力只有1000吨/年氧化镁，5000吨碳酸钙。以上三家企业均是采取白云石碳化法生产氧化镁、碳酸镁，因为三家企业规模小全部采取传统技术进行生产且投入资金不足选择设备落后，造成产品产量小，能量消耗大，产品质量低，生产成本高且污染严重。因为以上原因使三家企业市场竞争力较弱产品无法满足市场需求，其中湘西和鑫纳米材料有限责任企业所以被迫停产。现在市场上销售氧化镁大多数是氯化镁（卤水）法生产氢氧化镁，然后高温煅烧成氧化镁。该法生产投入资金少，技术含量低，易上马，见效快。氧化镁纯度改变很大，活性较低，用于高端产品中影响质量（比如用于硅钢片做复膜时，附着力不够等）。而采取白云石碳化法生产加工氧化镁步骤复杂，投入资金很大，需要设备较优异，技术含量很高。所以，现在用白云石生产氧化镁厂，大多数成本很高。比如用一个生产500吨/年厂，用人需64人，而德高镁业企业年生产1.5万吨厂只需210人。白云石法生产出氧化镁产品活性高，纯度也较高，质量稳定。现在市场上氧化镁需求大厂生产出产品。因产量大，产品质量稳定，全部愿意采取大厂产品。现在还没有用白云石法生产1.5万吨氧化镁/年能力（就是用其它方法生产全部没有）。德高镁业生产氧化镁能力是现在氧化镁生产厂家中产量最大。3.2.2轻质碳酸镁行业1、中国丹东玉龙镁业是中国东北生产无机盐镁产品一家实体企业，关键生产轻质碳酸镁、超微细碳酸镁、天然碳酸镁、轻质氧化镁、氢氧化镁、轻烧镁粉等产品。该企业利用菱镁尾矿生产轻质碳酸镁系列产品，其中轻质氧化镁年产7000-9000吨。2、石家庄天宇镁业始建于1988年，改制为，是一家镁盐产品生产企业。企业占地66亩，现有职员360人，技术人员40名。关键产品有轻质碳酸镁，年产量5000-8000吨。 3、无锡市泽辉化工为原国有企业改制而成大型化工原料生产及销售企业。该企业是较专业生产厂家。拥有较优异生产工艺及技术,拥有独立生产厂。泽辉化工镁盐工厂，年产碳酸镁3000吨，氧化镁3000吨 。上述多个厂家在中国轻质碳酸镁生产行业算是较大企业。多年来又开发了新品种和新用途，总需求量增加较快，中国需求量保持在200kt/a以上。以上三家厂家轻质碳酸镁总产量在2万吨左右，加之外贸每十二个月出口量均在数千吨，故中国外累计每十二个月最少缺口在200300千吨轻质碳酸镁。3.2.3超细碳酸钙行业超细碳酸钙产品广泛用于国民经济各领域，伴随科学技术发展，超细碳酸钙产量会逐步增加，而且会出现更多新品种，超细碳酸钙关键性将日益为大家所了解。中国有代表性企业介绍以下：1、江西奥特精细矿粉是中国较大规模超细矿化粉体加工型企业，年生产多种矿化材料12万吨。关键产品超细二氧化钛、超细PCC、GCC碳酸钙、超细硅灰石粉、超细透明粉、超微细粉体活化改性产品等，产品涵盖多种精细物粉体。该企业是一家粉体加工型企业，其加工粉体种类相当多，企业规模和产量全部比较大。因为生产种类多，碳酸钙产品产量不能得到确保。2、常州碳酸钙是全国规模大、品种多碳酸钙系列产品专业生产企业。产品关键有：纳米碳酸钙、微细活性碳酸钙、轻质活性碳酸钙、轻质（沉淀）碳酸钙、重质及重质活性碳酸钙等10多个品种，年销量达成12万吨。3、浙江省建德市龙华塑化，企业创建于1984年，拥有科技人员15名。年生产能力达5万吨以上，其中超微细重钙达4万吨以上。4、陕西高冠非金属矿应用开发有限责任企业年产325目-2500目2.5万吨。关键开发了超白超细重质碳酸钙粉(重钙粉).方解石粉.滑石粉.重晶石粉（硫酸钡）.透闪石粉.活性碳酸钙粉（重钙.轻钙）.海泡石（粉.绒）等系列产品。以上几家企业在中国碳酸钙生产领域中是较大企业，但超细碳酸钙现在中国生产量大约300万吨，而中国市场容量大约在600万吨。从-超细碳酸钙进口量总和为25万吨,出口量总和为44万吨。依据进出口情况分析可知中国生产产量不能满足需求，市场缺口大。湖北德高镁业一期工程生产52.5kt/a 超细碳酸钙，有利缓解碳酸钙产品供需矛盾，含有显著经济和社会意义，有很强发展潜力。4.致谢经过这一阶段努力，我毕业论文最终完成了，这意味着大学生活立即结束。在大学阶段，我在学习上和思想上全部受益非浅，这除了本身努力外，和各位老师、同学、同事好友关心、支持和激励是分不开。在本论文写作过程中，我要尤其感谢我指导老师夏老师热情关心和悉心指导。尤其是她广博学识、深厚学术素养、严谨治学精神和一丝不苟工作作风使我终生受益，在此表示真诚地感谢和深深谢意。在论文写作过程中，也得到了很多同学宝贵提议，同时还得到很多在工作过程中上级领导和同事支持和帮助，尤其是写作过程中相关专业知识上教导。在此一并致以真挚谢意。写作毕业论文是一次再系统学习过程，毕业论文完成，一样也意味着新学习生活开始。我将铭记我曾是一名理工化材学子，在以后工作中把理工优良传统发扬光大。感谢全部关心、支持、帮助过我良师益友。最终，向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见各位老师表示衷心地感谢！5.参考文件1 胡庆福,胡晓波.重镁水热解工艺原理及设备J.化工生产和技术,1998(3)：15-172胡庆福，刘宝树，宋丽英.白云石碳化法生产轻质碳酸镁新工艺J.非金属矿,27(3):33-353胡庆福，宋丽英。提升镁回收率路径及经济效益分析J.化工进展,1997(2)：55-574黄岳元，保宇.化工环境保护和安全技术概论.北京：高等教育出版社.55胡庆福，胡晓波，刘宝树.中国轻质碳酸镁生产现实状况及其发展初探J.无机盐工业,33(5):19-21