碳酸鎂是一種重要的鎂質無機化工產品,常用于制備高純鎂砂或氧化鎂等鎂鹽產品,還可用作阻燃劑、涂料、化妝品、絕緣材料、橡膠、高級玻璃、食品及各種化工產品的添加劑和改良劑等。
白云石生產輕質碳酸鎂反應過程:
以白云石為原料,經混燒或氣燒立窯煅燒、槽式消化、三級精制除渣、連續噴霧和菌帽塔相結合的二級二次碳化、廂式壓濾或帶式連續壓濾、連續管式熱解器熱解、槳葉式串盤式或鏈式串旋轉閃蒸二級干燥、粉碎分級,制取輕質碳酸鎂和超細含鎂碳酸鈣產品。
反應過程如下:
煅燒:MgCO3·CaCO3→MgO·CaO+2CO2↑
消化:MgO·CaO+2H2O→Mg(OH)2=Ca(OH)2
碳化:Ca(OH)2+CO2→+CaCO3↓+H2O
Mg(OH)2+CO2→Mg(HCO3)2
熱解過程:
碳化初期,碳化液中的OH-濃度較高,此時CO2遇水易于以CO32-形式存在。同時,由于Ca(OH)2的溶解度遠大于Mg(OH)2的溶解度,即溶液中Ca2+濃度遠大于Mg2+濃度,故CO32-與碳化液中的迅速結合生成沉淀。隨著碳化反應的進行,溫度升高,OH-濃度降低,,Ca2+幾乎全部轉化成CaCO3,而Mg2+大部分以Mg(OH)2形式存在。此時增加CO2的分壓,使遇水后易于以HCO32-形式存在,與碳化液中的Mg2+結合生成Mg(HCO3)2溶液,以達到鈣鎂離子分離的目的。
白云石碳化法生產輕質碳酸鎂工藝流程
一定粒度的白云石與一定比例的白煤,經混合進入立窯煅燒后,從立窯下部卸出白云灰,經篩選送入化灰槽內,加一定比例的水消化,消化好的灰乳,經三級除渣后進入精漿槽,調濃調溫后待碳化用。
含有CO2的窯氣從立窯頂部引出,經冷卻、除塵后進入壓縮機,升壓、降溫、氣水分離后,由一次菌帽碳化塔底部進入,頂部引出,進入噴霧碳化塔底部,再從塔頂引出,并配入部分新鮮窯氣,進入二次菌帽碳化塔底部,最后從該塔頂引出放空或部分引回壓縮機入口。
精漿液從噴霧碳化塔頂部進入噴嘴,霧化的漿液自上而下與窯氣逆流接觸進行碳化反應,從底部引出時,漿液中Ca(OH)2絕大部分已生成CaCO3,Mg(OH)2則剛剛開始碳化反應,反應后的漿液隨后進入一次菌帽塔;在一次菌帽塔內,漿液中少量在噴霧碳化塔內尚未碳化的Ca(OH)2完全碳化,形成CaCO3沉淀;Mg(OH)2則絕大部分生成碳酸氫鎂而溶解在溶液中,由此達到鈣鎂初步分離。
由一次菌帽塔底部排出的懸浮液經廂式壓濾,濾餅為含鎂碳酸鈣,含有碳酸氫鎂的濾液送熱解制取取輕質碳酸鎂。為提高鎂的回收率、降低鈣產品中鎂含量,本工藝采取二次碳化工藝,將一次濾餅放入打漿槽內,加水打漿后,從塔頂泵入二次菌帽碳化塔。由噴霧碳化塔頂部引出的尾氣,根據工藝需要補充部分新鮮窯氣,提高其CO2含量后,由塔底進入二次菌帽碳化塔,同漿液中的Mg(OH)2、MgCO3等進行反應,生成碳酸氫鎂溶于液相,進一步與鈣分離。反應后的尾氣從塔頂引出,大部分放空,根據需要少部分返回壓縮機入口,回收部分CO2。二次菌帽塔底引出碳化液送二次壓濾,固液分離,液相送熱解,固相送含鎂碳酸鈣干燥系統,經二次干燥、粉碎分級,制取超細含鎂碳酸鈣產品。根據用戶需要,該產品可采用干法或濕法進行改性處理,制取活性超細含鎂碳酸鈣產品。
一、二次碳化后的濾液集中送入連續管式熱解器進行熱解,生成輕質碳酸鎂沉淀,經壓濾機固液分離,濾液送回水系統部分用于消化,部分用于窯氣除塵降溫洗滌;濾餅經二級干燥、粉碎分級、包裝,即得輕質碳酸鎂產品。
主要設備:
煅燒窯、除塵除渣系統設備、噴霧碳化塔、一和二次菌帽式碳化塔、壓縮機、廂式壓濾機或帶式連續壓濾機、管式熱解器、鏈式干燥機、槳葉式干燥機、盤式干燥機、閃蒸干燥機、旋風分離器、袋濾器、熱風爐、引風機、鼓風機、打散機、各類泵、儲槽、輸送及計量設備等。因規模不同,設備型號各異;工藝路線不同,設備種類也不同,要因地、因廠而定。
輕質氧化鎂生產對原料的要求:CaO<34%,MgO>18.0%,SiO2<1.0%,Al2O3+Fe2O3<1.0%。