一种新型超纯超白大沉体轻钙及其生产设备和方法
技术领域
本发明属于轻钙生产技术领域，尤其涉及一种新型超纯超白大沉体轻钙及其生产设备和方法。
背景技术
轻钙即轻质碳酸钙，是重要的无机粉体填料之一，可用作橡胶、塑料 、造纸、涂料和油墨等行业的填料，广泛用于有机合成、冶金、玻璃和石棉等生产中。我国轻钙行业，随着经济建设的快速发展，生产量和使用需求量都在快速增加，但整个行业与外国同行业相比，在生产规模、能力、水平和质量上都存在较大差距，设备能耗高、成本高，环境污染严重，产品应用受限制。
目前，我国的轻钙生产方法主要采用传统的碳化法进行生产，将石灰石等石块原料与白煤按一定比例混配后，通过石灰窑高温煅烧成生石灰，再经水消化、二氧化碳碳化、分离精制、冷却、干燥、粉碎、过筛得成品。其不足之处在于：传统碳化法用煤与石块原料混配高温煅烧，一方面能耗高、污染严重，生产效率低，另一方面煤灰渣等杂物较多，影响轻钙质量，纯度和白度差，限制了轻钙的应用。
因此，亟需寻找一种节能、环保、生产效率高、成本低、并显著提高轻钙产品质量和应用空间的轻钙生产方法。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种新型超纯超白大沉体轻钙及其生产设备和方法，节能环保，不需要传统生产中的大窑和燃煤，设备成本低，生产效率高，与企业现有生产设备结合度高，便于设备升级改造，所生产轻钙的纯度和白度更高，产品性能更加优良，应用空间更加广阔。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
该新型超纯超白大沉体轻钙的生产方法为，采用超细或超微细重质碳酸钙粉体为原料，通过电烧炉对其进行连续性高温电烧改性，使超细或超微细重质碳酸钙粉体分解为超细或超微细氧化钙粉体和二氧化碳，将所得氧化钙粉体与水于消化机内混合消化，消化后所得浆料导入碳化塔，并通入二氧化碳进行碳化处理，再经烘干、打散即可得到所述新型超纯超白大沉体轻钙。
该新型超纯超白大沉体轻钙生产设备，包括电烧炉、消化机和碳化塔，所述电烧炉通过斗式提升机与所述消化机连接，所述消化机与所述碳化塔通过管路连接。
所述电烧炉包括炉膛和设置于炉膛内部的板链系统，所述炉膛内设置有横隔板，横隔板将炉膛分隔为上部的加热室和下部的动力室，加热室的侧壁布设有电加热机构，动力室内设置板链系统，加热室的前侧设置有下料室，后侧设置有出料室，所述加热室和动力室之间由一条贯穿横隔板的狭缝相互连通，所述板链系统包含主动链轮和从动链轮以及围绕主动链轮和从动链轮的板链,板链包括母链节和子链节，所述母链节通过母连板穿过所述狭缝与加热室内的输送板固定连接。
优选的，所述子链节上设置有子连板，子连板与相邻两母连板及输送板间的空间相配合，填充相邻两母连板及输送板之间的空隙，使板链在输送粉体时保持稳定状态。
所述电烧炉的出料室一侧设置有出料机构并通过斗式提升机与所述消化机的进料管连接，所述消化机的出料管与所述碳化塔的高位进料口通过管路连接。
所述加热室前端设置有预热室，所述预热室通过一根热管连接出料室，在所述热管中设置有轴流风机。
所述输送板一端为圆弧凸起状，另一端为与相邻输送板的圆弧凸起端相配合的凹槽。
所述板链系统内设置有托轮。
所述出料室下方设置有用于清扫输送板的清扫轮，对应清扫轮下方设计有第二出料机构。
所述消化机包括立式罐体，所述罐体为双层结构，其内外壁间为容纳冷却水的空间，所述罐体外壁上设置有高位的出水管和低位的进水管，所述罐体内设置有中心搅拌轴，搅拌轴上对应罐体的上部和中部设置有正反搅拌叶片、对应罐体下部设置有螺旋叶片，罐体顶部设置有进料管、注水口和电机，电机与所述搅拌轴联动，驱动搅拌轴旋转，所述罐体下端设置有出料控制阀和出料管。
所述正反搅拌叶片上布设有网孔。
所述容纳冷却水的空间内设置有两环形隔板，将所述空间分隔为上中下三部分，每一部分的外壁上均设置有高位的出水管和低位的进水管。
所述罐体内外壁间的空间顶部设置有第三环形隔板，于第三环形隔板上方形成注水腔，注水腔处对应的罐体内壁上布设有若干注水口，注水腔与冷却水空间连通，并通过控制阀门控制。
所述碳化塔，包括罐体，所述罐体包括圆柱状的罩体和圆形的底座，罩体顶端设置有通气管，罩体侧部设置有高位的进料口和低位的出料口,所述底座顶面于其轴心处设有竖直的直喷管，直喷管周围于底座顶面设置有若干呈环形分布的环绕喷头，所述环绕喷头的喷出方向与底座径向相对位置的轮廓切线方向相同，环绕喷头内设置有内喷头，通过内喷头将环绕喷头内部分为内腔和外腔，所述底座内设置有隔板，通过隔板将底座内部分隔为上部的第一仓体和下部的第二仓体，第一仓体与所述外腔和直喷管连通，第二仓体与所述内腔连通，第一仓体通过蒸汽管与外部的高压蒸汽源连接，第二仓体通过气管与二氧化碳气源连接，所述直喷管、环绕喷头的喷嘴处和内喷头内设置有单向阀，所述气管上设置有脉冲阀，所述罩体顶部设置有压力安全阀。
所述通气管连接冷凝管，冷凝管的下端连接有集液仓，集液仓上设置有高位的出气管和低位的出液管。
本申请的新型超纯超白大沉体轻钙由上述生产设备或/和生产方法制得。
本发明相对于现有技术的主要有益效果有：
1）所得轻钙粒径窄，分布均匀，比表面积大，沉降比达到2.2-3.0，达到比传统轻钙更好的功能性效果。
2）结合企业现有的超细或超微细重质碳酸钙生产线，对设备进行升级改造，与现有设备的结合度高，延伸了生产线，实现了进一步的深加工和生产线化连续生产，丰富了企业产品，所得轻钙产品性能更加优良，应用空间更加广阔。
3）采用超细或超微细重质碳酸钙和上述电烧炉，有效实现连续煅烧，生产效率高，同时，避免了传统白煤与石块混配高温煅烧所存在的高能耗、环境污染严重及轻钙杂质较多、纯度和白度差、应用范围受限的问题。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1是本发明的部分生产线结构示意图；
图2是图1中电烧炉的结构示意图；
图3 是图1中的A-A向剖视图；
图4是图2中炉膛的结构示意图：
图5是图2中母链节的结构示意图；
图6是图2中子链节的结构示意图；
图7是图1中消化机的结构示意图；
图8是图1中碳化塔的结构示意图；
图9是图8中底座的立体结构示意图；
图10是图8喷头的结构示意图；
图11是图8中喷头的立体结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行进一步详细描述。
申请人的实际生产过程中，现有技术中采用石灰石、方解石等碳酸钙矿石原料经鄂破、粉碎、除杂、研磨等步骤制备超细或超微细重质碳酸钙粉体，以下简称超细或超微细重钙。
本申请的新型超纯超白大沉体轻钙，以下简称轻钙，采用上述现有技术制备的超细或超微细重钙为原料，将超细或超微细重钙粉体通过电烧炉进行连续性高温电烧改性，使超细或超微细重钙粉体分解为超细或超微细氧化钙粉体和二氧化碳，将所得氧化钙粉体与水于消化机内混合消化，得消化浆料，浆料浓度优选控制在8-12%，所得浆料导入碳化塔，并通入浓度不低于25%二氧化碳进行碳化处理，再经压滤、烘干、打散、包装即可得到所述轻钙产品。
具体的，申请人通过下述生产设备进行生产，参看图1，在现有的超细或超微细重钙储料罐1的放料口上连接电烧炉2，通过电烧炉2的进料端向电烧炉2内供给超细或超微细重钙粉体，电烧炉2对超细或超微细重钙粉体进行连续式煅烧，使超细或超微细重钙粉体分解为超细或超微细氧化钙粉体和二氧化碳，电烧炉2出料端通过斗式提升机3与消化机4连接，电烧炉2煅烧所得的氧化钙粉体通过斗式提升机3输送至消化机4进行消化反应，制得消化浆料，消化机4与碳化塔5通过管路连接，消化机4制得的消化浆料通过管路送入碳化塔5进行碳化反应，碳化反应后，继而通过现有技术中的压滤机进行压滤、烘干机进行烘干、打散机进行打散，即得本申请的新型超纯超白大沉体轻钙。
参看图2-6：所述电烧炉，包括炉膛2-1和设置于炉膛2-1内部的用于输送重钙粉体的板链系统，所述炉膛2-1中间设置有横隔板2-6，横隔板2-6将炉膛2-1分隔为上部的下料室2-8、加热室2-4、出料室2-10和下部的动力室2-5，所述加热室2-4和动力室2-5之间由一条贯穿横隔板2-6的狭缝2-13相互连通。动力室2-5内设置有所述板链系统，加热室2-4的侧壁布设有电加热机构2-3，电加热机构2-3可采用电加热丝或电加热管或电加热板等电加热器件。所述加热室2-4的前侧由第一竖隔板2-7分隔出下料室2-8，下料室2-8内设置有下料斗2-22向板链系统上布放重钙粉体，加热室2-4的后侧由第二竖隔板2-9分割出出料室2-10，所述第一竖隔板2-7和第二竖隔板2-9上分别设置有第一通孔2-11和第二通孔2-12，第一通孔2-11的孔高可以限定重钙粉体的厚度，保障重钙粉体被充分煅烧分解，优选的，可以在第一竖隔板2-7设置可上下滑动的滑板（图中未示），以实现对第一通孔2-11的高度调节，进而实现对重钙粉体厚度的调节控制。通过设置横隔板2-6，保证了加热室2-4内的电加热机构2-3在加热碳酸钙粉体的时候，降低电加热机构2-3产生的热量向外部的辐射和散失。处于动力室2-5内部的板链系统包含主动链轮2-14和从动链轮2-15以及围绕主动链轮2-14和从动链轮2-15的板链2-2，板链2-2包括依次首尾相接的母链节2-16和子链节2-17，所述母链节2-16通过母连板2-18固定连接有输送板2-19，母连板2-18可以穿过狭缝2-13连接加热室2-4内的输送板2-19和动力室2-5内的母链节2-16。在煅烧炉工作的过程中，板链系统中的主动链轮2-14在电动机2-20的驱动下连续转动，带动母链节2-16和子链节2-17和从动链轮2-15运动，母链节2-16上固定连接的母连板2-18穿过狭缝2-13伸入到加热室2-4内部，于母连板2-18顶部设置的输送板2-19带动重钙粉体穿过第一通孔2-11，自下料室2-8输送至加热室2-4，重钙粉体经煅烧分解而成的氧化钙粉体再由输送板2-19带动穿过第二通孔2-12进入到出料室2-10，再由出料槽或出料管等出料机构2-21排出，实现了对于碳酸钙粉体的连续煅烧。相互分隔的加热室2-4和动力室2-5能够保护母链节2-16和子链节2-17免受加热室2-4内的高温影响，避免发生过热现象，影响其性能。
进一步优选的，在所述加热室2-4前端通过第三竖隔板2-31隔出有预热室2-23，所述预热室2-23通过一根热管2-24与出料室2-10连通，在所述热管2-24中设置有轴流风机2-25，轴流风机2-25优选采用电机外置式的耐高温轴流风机，热管2-24出口端于预热室2-23内设置有扩口结构，并在扩口结构内设置有阻风丝网，可有效降低气流速度，避免吹散重钙粉体。通过设置连接预热室2-23和出料室2-10的热管2-24，使得出料室2-10内的余热可以通过耐高温轴流风机2-25带动进入到预热室2-23内部，使得重钙粉体在进入到加热室2-4之前就被提前预热，预热的重钙粉体进入到加热室2-4中，降低了电加热机构2-3的工作压力，使重钙粉体的加热室2-4快速被加热到分解温度，充分分解。
再一步优选的，所述子链节2-17上设置子连板2-26，子连板2-26填充相邻两母连板2-18之间的空隙，使得输送板2-19在运输粉体的时候，板链系统不会因为粉体及其自身在重力作用向下弯曲，避免其与横隔板2-6接触后产生摩擦，避免造成加大电动机2-20的功率输出负担。同时母连板2-18和子连板2-26的前后接触可以减小缝隙，减少加热室2-4内热量的散失。所述输送板2-19在所述板链系统的运动方向上一端设置圆弧凸起2-27，另一端设置有与相邻输送板2-19的圆弧凸起2-27相配合的凹槽2-28，提高了输送板2-19之间接触的紧密度，避免了细小的物料进入相邻的输送板2-19之间的空隙内。同时，所述板链系统内对应加热室2-4处于上板链下方设置有托轮2-29，通过圆弧凸起2-27与凹槽2-28的相互咬合再与托轮2-29配合的合力作用下，更进一步避免了运动至加热室2-4正下方的母链节2-16和子链节2-17因为物料以及自重的作用下发生弯曲下垂的现象。
在所述出料室2-10下方于板链系统一侧设置清扫轮2-30，并于清扫轮2-30下方设置第二出料机构（图中未示），可以清扫掉附着到输送板2-19表面的氧化钙粉末，由第二出料机构排出回收利用，避免了电烧炉在不工作的时候，在空气中水分和二氧化碳的作用下，氧化钙发生板结或者与输送板2-19产生电化学腐蚀，大量的板结会造成输送板2-19受热不均匀，形成内部应力过大，在冷热的交替以及外力的作用下极易产生开裂现象，电化学腐蚀影响输送板2-19的表面光洁度，使得输送板2-19在高温作用下更容易锈蚀。
参看图7，所述消化机，包括立式设置的罐体4-1，罐体4-1采用双层结构的罐壁，包括外壁4-1-1和内壁4-1-2，其内外壁间为容纳冷却水的空间，所述罐体4-1的外壁4-1-1上设置有低位的进水管4-1-3和高位的出水管4-1-4，作为冷却水空间的冷却水进出通道，实现对罐体4-1的降温冷却控制。所述罐体4-1内设置有中心搅拌轴4-2，搅拌轴4-2上对应罐体4-1的上部和中部设置有正反搅拌叶片4-2-1，正反搅拌叶片4-2-1实现搅拌轴4-2旋转时，正向搅拌叶片对浆料进行向下或向上翻动的同时，反向搅拌叶片对浆料进行向上或向下的翻动，实现对浆料的充分搅拌混合，便于提高消化反应的效率，并促进浆料充分反应，搅拌轴4-2上对应罐体4-1下部设置有螺旋叶片4-2-2，一方面便于排料时，推进浆料，提高排料效率，另一方面在消化反应时，将浆料向罐体4-1底部推进后，使浆料沿罐体4-1的侧壁向上翻滚运动，对浆料进行进一步翻动混合。罐体4-1顶部设置有进料管4-5、注水口和电机4-6，进料管4-5向罐体4-1内输送氧化钙粉体，注水口向罐体4-1内注水，电机4-6与所述搅拌轴4-2联动，驱动搅拌轴4-2旋转，搅拌轴4-2下部套设置有稳定套4-8，稳定套4-8通过支撑杆4-4与罐体4-1的内壁4-1-2连接，所述罐体4-1下端设置有出料控制阀和出料管4-1-6，实现将消化反应后的浆料排出。所述正反搅拌叶片4-2-1上布设有网孔，可进一步提高原料的分散效率和消化速度，使其充分消化，其中对应罐体4-1上部的相邻正反搅拌叶片4-2-1在轴向上相互错位一定距离设置，对应罐体4-1中部的正反搅拌叶片4-2-1在轴向上分层设置，同一高度同时具有正向搅拌叶片和反向搅拌叶片。所述容纳冷却水的空间内设置有两环形隔板4-1-5，将所述空间分隔为上中下三部分，每一部分的外壁上均设置有高位的出水管4-1-4和低位的进水管4-1-3，通过控制每部分的冷却水流速，可有效控制每部分的温度，使实现对罐体4-1的三级分段冷却控制，罐体4-1各部分保持在最佳的消化温度，提高消化效率，实现自上而下，一罐式连续三级消化。
所述罐体4-1的内外壁4-1-2和4-1-1间的空间顶部设置有第三环形隔板4-1-5-1，于第三环形隔板4-1-5-1上方形成注水腔4-1-7，注水腔4-1-7处对应的罐体4-1内壁4-1-2上布设有若干注水口4-1-8，注水腔4-1-7与冷却水空间通过连通管4-1-9连通，并通过控制阀门控制通断，实现利用冷却水对罐体内进行水供给补充，减少外接水源较低温度的水对消化反应温度的影响。注水腔4-1-7与罐体4-1上部的冷却水空间连通，也可以分别通过连通管与罐体4-1中部及下部的冷却水空间连通，可通过冷却水空间的高位出水管4-1-4与注水腔4-1-7连通引水，不再赘述。通过对消化装置罐体4-1进行分段冷却控制，上部初始反应，放热量大，宜采用高速冷却水实现快速冷却降温，中部次之，下部反应基本充分，放热量小，可以采用较低冷却水流速，并与所述搅拌轴4-2配合，实现多级消化控制，同时，通过注水腔4-1-7的设置，可通过引用具有一定温度的冷却水向罐体4-1内补充适宜温度的水，提高消化反应的快速稳定性。
参看图8-11，所述碳化塔包括罐体，所述罐体包括圆柱状的罩体5-4和圆形的底座5-5，罩体5-4设置在底座5-5上，罩体5-4顶部为球面状，顶端设置有通气管5-3，罩体5-4侧部设置有高位的进料口5-1和低位的出料口5-2。所述底座5-5顶面于其轴心处设有竖直的锥形直喷管5-6，直喷管5-6周围于底座5-5顶面设置有若干呈环形分布的环绕喷头5-7，所述环绕喷头5-7的喷出方向与底座5-5径向相对位置的轮廓切线方向相同，环绕喷头5-7内设置有内喷头5-8，通过内喷头5-8将环绕喷头5-7内部分为内腔5-9和外腔5-10，内喷头5-8与环绕喷头5-7的喷口高度和方向均一致。所述底座5-5内设置有隔板5-11，通过隔板5-11将底座5-5内部分隔为上部的第一仓体5-12和下部的第二仓体5-13，第一仓体5-12与所述外腔5-10和直喷管5-6连通，第二仓体5-13与所述内腔5-9连通，第一仓体5-12通过蒸汽管5-14与外部的高压蒸汽源连接，由高压蒸汽源通过蒸汽管5-14、第一仓体5-12、直喷管5-6和环绕喷头5-7向罐体内喷射蒸汽，第二仓体5-13通过气管5-15与二氧化碳气源连接，由二氧化碳气源通过气管5-15、第二仓体5-13和内喷头5-8向罐体内喷入二氧化碳气体。
消化机4所得消化浆料由碳化塔的高位进料口1进入，消化浆料在环绕喷头5-7的蒸汽喷吹作用下，在罩体5-4内作圆周旋转运动，同时，在直喷口5-6喷出的蒸汽作用下，在罩体5-4内于其轴线方向上自下而上的运动，并于罩体5-4内壁处自上而下运动，旋转翻滚运动，实现对于消化浆料的均匀搅动，而非简单的离心运动，避免了浆液的离析现象发生，同时，有利用二氧化碳气体与消化浆料的充分混合和反应，提高碳化效率，高压的二氧化碳气体和蒸汽一同推动浆液运动，多余的蒸汽以及二氧化碳由罩体5-4顶部的通气管5-3排出碳化塔。反应完成后，停止二氧化碳和蒸汽的喷入，碳化反应生成的轻钙浆液由低位出料口5-2排出。
所述直喷管5-6、环绕喷头5-7的喷嘴处及内喷头5-8设置有单向阀，可以进一步防止浆液进入到直喷管、环绕喷头5-7和内喷头5-8内，避免浆料进入仓体，以及与二氧化碳反应产生硬块，堵塞喷头。所述环绕喷头5-7喷嘴处的单向阀为与环绕喷头7喷嘴处顶部铰接的阀板5-18，阀板5-18仅能向环绕喷头5-7外侧开启。直喷管5-6喷口处的单向阀与环绕喷头5-7喷嘴处的单向阀结构相同。所述内喷头5-8内的单向阀包括于内腔5-9内设置在内喷头5-8的喷嘴下方的环形束口结构，环形束口结构上方具有压板，压板与内喷头5-8的顶壁间设置有压缩弹簧5-16，压板通过压缩弹簧5-16顶压在环形束口结构上，实现封闭，通气时，二氧化碳气体将压板顶起，即可打开实现通气。所述气管5-15上设置有脉冲阀5-19，可以实现对于二氧化碳的断续喷射，节约二氧化碳。所述罩体5-4顶部还设置有压力安全阀5-23，可以保证罩体5-4内部压力处于安全限度内，保证碳化塔的安全工作。
进一步优选的，所述通气管5-3连接冷凝管5-17，冷凝管5-17的下端连接有集液仓5-21，集液仓5-21上设置有高位的出气管5-20和低位的出液管5-22，出气管5-20与二氧化碳气源连接，回收气体，出液管5-22蒸汽源连接，回收冷凝水。
所述电烧炉2出料室2-10的出料槽2-21通过斗式提升机3与所述消化机4的进料管4-5连接，斗式提升机3可以采用提升机组或提升机系统，对多个消化机4进行输送供料，所述消化机4的出料管4-1-6与所述碳化塔5的高位进料口5-1通过管路连接，浆消化浆料输送至碳化塔5内进行碳化处理，碳化处理后由碳化塔5的低位的出料口5-2，压滤机进行压滤、烘干机进行烘干、打散机进行打散，即可得到本申请的新型超纯超白大沉体轻钙。
本发明的技术方案并不限制于本发明所述的实施例的范围内。本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。
