تولید کربنات کلسیم میکرونیزه سفید

به منظور تولید کربنات کلسیم میکرونیزه سفید ضروری است ضمن دسترسی به معادن دارای سنگ درجه یک کربنات کلسیم ، خطوط تولید پودر با تکنولوژی روز و مکانیزه طراحی و آماده کار شوند . همچنین تخصص و مهارت پرسنل در افزایش کیفیت بسیار موثر می باشد . توجه و بکارگیری تجربیات بزرگان این صنعت می تواند تا حد بسیار خوبی از مشکلات موجود در مسیر کاسته و ضمن هموار نمودن راه در افزایش کیفیت نهایی مفید فایده واقع شود .

تولید کربنات کلسیم میکرونیزه سفید

کربنات کلسیم به دو روش معدنی و رسوبی تولید می شود. کربنات کلسیم رسوبی در واقع کربنات کلسیمی است که به شیوه های شیمیایی و با خلوص بالا تولید می گردد. به همین دلیل به آن کربنات کلسیم سنتزی نیز می گویند . این محصول یکی از مواد پر مصرف درصنایع غذایی و دارویی می باشد . روش های زیادی برای تولید کربنات کلسیم ازمنابع مختلف در متون شیمی و مهندسی شیمی گزارش شده است.
اما روش متداول پیشنهادی کارخانه پودر آروشا ، تولید کربنات کلسیم رسوبی با استفاده از دانش گاز دی اکسید کربن در شیر آهک می باشد. بر پایه این روش و جهت دستیابی به دانش فنی تولید کربنات کلسیم در ایران پارامترهای مختلف مانند غلظت شیر اهک، دما ، فشار و زمان واکنش …. مورد بررسی قرار گرفته است.
بعد از حصول شرایط بهینه، از ساکاروز (sucrose ) به عنوان یک عامل پراکنده کننده (agent dispersing) و حذف کننده ناخالصی ها استفاده شده است. اثر هیدروکسید کلسیم بر گاز CO2 به شیوه کربناسیون (Carbonation ) معروف است که در آن ذرات هم اندازه و متحدالشکل با درجه خلوص بالا تولید می شود.

تشریح کلی روش کربناسیون

مراحل تولید در این روش شامل بخش های زیر است:
1-کلسینه کردن سنگ آهک
CaCO 3 ==>  CaO + CO2
2 -تصفیه گاز CO2 حاصل
3- هیدراته کردن و تصفیه شیرآهک
2( CaO + H2O ==> Ca (OH
4- کربناته کردن
Ca(oh)2 + Co2 ==> CaCo3 + H2o
5 -خشک و آسیا کردن

کلسیناسیون سنگ آهک

سنگ آهک پس از خردایش اولیه برای عمل کلسیناسیون وارد کوره می شود. واحد خردایش باید به صورتی تنظیم و طراحی شود که نرمه در ورودی کوره به حداقل رسانده شود.
CaCO3 ==> CaO + CO2
معمولا در دمای 900 درجه سانتی گراد فشار جزئی گاز CO2  در سنگ آهک با فشار محیط برابر شده و گاز CO2 از سنگ آهک خارج می شود . در طراحی واحد کلسیناسیون پارامترهای موثر عبارتند از: دانه بندی ورودی، دمای کوره، زمان ماند در کوره و فشار محیط کوره های متنوعی برای کلسیناسیون سنگ آهک استفاده می شود: – کوره افقی دوار برای تولید آهک فعال – کوره های عمودی تولیر آهک فعال

 هیدراته کردن و تصفیه شیر آهک

در این مرحله واکنش زیر شکل می گیرد :
2( CaO + H2O ==> Ca (OH
آهک فعال تمایل زیادی برای واکنش با آب دارد. گرمای زیادی در حین واکنش آزاد می شود. در استاندارد 110-C آمریکا به روشی برای تعیین درجه فعالیت آهک (CaO) در واکنش با آب اشاره شده است که از پارامترهای مهم در طراحی این فرآیند می باشد. روش ها و دستگاه های مختلفی برای هیدراته کردن آهک وجود دارد که به خلوص شیمیایی آهک فعال، دانه بندی اولیه آن، درجه فعالیت آهک و احتیاجاتی که برای محصول نهایی وجود دارد، وابسته می باشد.
روشهای هیدارته کردن
الف) فرآیند هیدراته کردن طبیعی (خشک) (Process Hydration Normal) در این روش نسبت آب و آهک را به صورتی تنظیم می کنند که دمای آب در فشار اتمسفر به حدود 100 درجه سانتی گراد در هنگام واکنش برسد. مزیت این روش درصد بسیار کم آب در محصول است که فرآیند تغلیظ و فیلتر کردن را محئوئ می کند این معمولا وقتی استفاده می شود که خوراک آهک پخته درجه فعالیت کمی دارد یا محصول با ظرفیت انبساط کم خواسته شده باشد. محصول این روش به آهک هیدراته نوع N معروف است.
ب) فرآیند هیدراته کردن تحت فشار (Process Hydration Pressure) در این روش آهک فعال و آب در فشار بخار 10 atm و دمای حدود 180 درجه سانتی گراد باهم واکنش می دهند. محصول نهایی خشک و آسیا می شود و با کلاسیفایر هوایی دانه بندی می شود. محصول این روش به آهک هیدراته نوع S معروف است.
ج) هیدراته کردن آهک به روش ترکشی (Slaking) در این فرآیند بسته به مقدار آب و آهک دمای واکنش تنظیم می شود. این دما معمولا کم تر از حدود 90 درجه سانتی گراد می باشد . کاهش دمای واکنش، دانه بندی آهک هیدراته محصول افزایش و سرعت واکنش و ویسکوزیته آن کاهش می یابد.
برای تولید PCC معمولا از این روش استفاده می کنند. ذرات ناخالص را با سرند و یا به وسیله ته نشینی از آهک هیدراته که به صورت سوسپانسیون در آب می باشد، جدا می کنند تا ذرات شن و درشت وارد مرحله کربناسیون نشود.

کربناته کردن (Carbonation)

مهم ترین قسمت تولید کربنات کلسیم رسوبی (PCC ) که در آن واکنش زیر در حضور آب صورت می گیرد، در راکتوری به نام کربناتور انجام می شود.
Ca(oh)2 + Co2 ==> CaCo3 + H2o
گاز CO2 را می توان از واحد کلسیناسیون دریافت کرد. در این راکتور که مجهز به همزن می باشد، گاز CO2 به صورت حباب به داخل کربناتور فرستاده می شود و با آهک هیدراته که به صورت سوسپانسیون می باشد واکنش می دهد. در طول واکنش PH از حالت بازی (13≈ ) به PH خنثی (8 -7 )  می رسد. لذا کنترل PH برای آگاهی از پیشرفت واکنش لازم می باشد. اندازه دانه های محصول که به صورت کریستال های کلسیت یا آراگونیت هستند، به وسیله دمای واکنش، غلظت مواد و سرعت واکنش کنترل می شود .

خشک و آسیا کردن

در این مرحله کربنات کلسیم رسوب کرده در راکتور، فیلتر و خشک می شود بعد از خشک کردن، محصول را آسیا می کنند تا دانه هایی که در مرحله خشک کردن آگلومره شده اند از هم جدا شود سپس محصول بسته بندی شده و به بازار عرضه می گردد.

بررسی های مختلف برای رسیدن به درجه خلوص بالاتر

بررسی تغییرات غلظت شیر آهک: مطالعات نشان داده است که در غلظت های کم کربنات کلسیم با میانگین قطر ذره کم تر و خلوص بهتر به دست می آید. ولی کار کردن با این غلظت ها در مقیاس بالاتر از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست. در غلظت های بالاتر به جهت تراکم زیاد هیدروکسید کلسیم در حلال آن و همچنین نفوذ ناپذیر بودن گاز دی اکسید کربن در میان یون های هیدروکسید کلسیم
سبب تولید محصولات با خلوص کم تر می شود بنابراین در از لحاظ فنی و اقتصادی در مقیاس بالاتر، شرایط بهینه برای شیر آهک؛ غلظت 20 % می باشد.
بررسی تغییرات دما: مطالعات نشان داده است که میزان حلالیت گاز دی اکسید کربن در آب در دماهای کم تر بیشتر است ولی در دمای صفر درجه به جهت اینکه شیر آهک دارای یک حالت نیمه جامد می باشد سبب نفوذ ناپذیری گاز دی اکسید کربن می شود.بنابراین بهترین شرایط دمایی برای به دست آوردن کربنات کلسیمی با خلوص بالا، محدوده دمایی 10 تا 25 درجه سانتی گراد می باشد.
بررسی تغییرات فشار: در صنعت بالا بردن فشار نسبت به کاهش دما مقرون به صرفه به نظر می رسد بنابراین در شرایط دمایی بالا می توان واکنش را تحت فشار بالا انجام داد و به محصولاتی با خلوص زیاد دست یافت .
استفاده از ساکاروز به عنوان یک عامل پخش کننده: به افزودنی های زیادی در منابع به عنوان عامل پراکنده کننده جهت دسترسی به محصولاتی با میانگین قطر ذره کوچک تر و خلوص بالاتر همراه با حذف ناخالصی ها اشاره شده که در بیشتر آن ها از ساکاروز و استر اسید های چرب آن استفاده شده است.
در صورت احداث واحد تولید کربنات کلسیم رسوبی و جایگزینی آن به جای پودر میکرونیزه کربنات کلسیم در محصولاتی از قبیل صنایع کاغذ سازی و لاستیک سازی شاهد بهبود کیفیت بسیار فاحش در این محصولات خواهیم بود. بدلیل مواد اولیه ارزان قیمت ، تولید این ماده در ایران از ارزش افزوده بسیار خوبی برخوردار است . و امکان صادرات محصول تولیدی وجود دارد .

فرآیند تولید محصول کربنات کلسیم رسوبی

مراحل کار در این روش عبارت است از:
1 )برداشتن سنگ آهک از معدن
2 )خردایش سنگ آهک
3 )سرند و دانهبندی
4 )کلسیناسیون در کوره
5 )خنککاری
6 )انتقال آهک به شیر آهکساز
7 )جداسازی ذرات توسط سرند
8 )انتقال شیر آهک به تانک بهبودبخش
9 )مخلوط شدن ذرات باقیمانده
10 )انتقال شیر آهک به کالسیفایر
11 )جداسازی ذرات مخلوط نشده
12 )انتقال شیر آهک به هیدروسیلیکونها برای جداسازی بیشتر
13 )تغذیه آب موردنیاز به شیر آهک
14 )انتقال شیر آهک به راکتورها
15)تولید کربنات کلسیم رسوبی
16 )انتقال کربنات کلسیم رسوبی به فیلتر و جداسازی آب از کربنات کلسیم رسوبی
17 )انتقال کربنات کلسیم رسوبی توسط نقالهها به خشککن
18 )استخراج نهایی آب
19 )کاهش اندازه ذرات به مقدار الزم و مورد نظر
20 )انتقال کربنات کلسیم به سیلو و ذخیره در سیلو
21 )انتقال محصول به سیستم بستهبندی
22 )توزیع محصول

جهت سفارش و خرید انواع پودر کربنات کلسیم مورد نیاز، با کارشناسان فروش کارخانجات آروشا تماس حاصل فرمائید .