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1 轻质碳酸钙工业概述 1

1.1 轻质碳酸钙工业历史和现状 1

1.1.1 世界轻质碳酸钙工业的发展历史和现状 1

1.1.2 中国轻质碳酸钙工业的发展历史和现状 3

1.1.3 中国纳米碳酸钙工业的发展历史和现状 6

1.2 碳酸钙的分类及其鉴别方法 8

1.2.1 碳酸钙工业的分类 8

1.2.2 按照是否进行表面处理分类 9

1.2.3 按其专门的用途分类 9

1.2.4 按照轻质碳酸钙的不同晶形和形貌分类 10

1.2.5 按粒径进行分类 15

1.3 轻质碳酸钙的主要技术指标 15

1.3.1 普通轻钙、活性轻钙、专用纳米钙的主要质量控制指标比较 15

1.3.2 轻质碳酸钙的主要技术指标分析比较 16

1.4 纳米碳酸钙与普通轻钙和活性轻钙的工艺比较 20

1.4.1 工艺流程图的比较 20

1.4.2 工艺条件的比较 24

1.4.3 纳米碳酸钙与普通轻钙的性能比较 25

1.5 轻质碳酸钙产品的物化性质 26

1.5.1 轻质碳酸钙产品的物理性质 26

1.5.2 轻质碳酸钙产品的主要化学性质 27

1.6 纳米碳酸钙产品的主要纳米特性 29

1.6.1 量子尺寸效应及其主要表现 30

1.6.2 表面效应的主要表现 31

1.6.3 小尺寸效应的主要表现 32

1.6.4 宏观量子隧道效应的主要表现 35

2 轻质（纳米）碳酸钙的关键生产技术 36

2.1 轻质（纳米）碳酸钙产品对生产原料的关键要求 36

2.1.1 对石灰石的关键要求 36

2.1.2 轻质（纳米）碳酸钙生产对燃料的关键要求 39

2.1.3 轻质（纳米）碳酸钙对生石灰的关键要求 42

2.1.4 轻质（纳米）碳酸钙对碳化气的关键要求 42

2.1.5 轻质（纳米）碳酸钙对工艺用水的关键要求 43

2.2 轻质（纳米）碳酸钙对生石灰生产的关键技术 44

2.2.1 石灰石的块度与煅烧时间、温度的关系 44

2.2.2 石灰石煅烧速率与温度关系 45

2.2.3 对固体燃料块度的要求 47

2.2.4 石灰石煅烧与风量的关系 47

2.2.5 轻烧石灰与过烧石灰 49

2.2.6 石灰窑的热效率与燃料配比 50

2.2.7 自动上料石灰窑的自动控制系统 50

2.2.8 石灰活性与原生碳酸钙的关系 51

2.2.9 石灰石煅烧质量控制关键技术 51

2.2.10 石灰立窑的操作规程 52

2.2.11 石灰立窑常见故障及其处理技术 54

2.3 消化的关键技术 55

2.3.1 石灰消化的基本原理与工艺流程 55

2.3.2 石灰乳制备及精制的关键技术 56

2.3.3 石灰乳波美度与质量百分浓度的关系 57

2.3.4 熟浆波美度与质量百分浓度的关系 59

2.3.5 消化过程工艺条件的优化 59

2.3.6 精浆陈化的关键技术 62

2.3.7 干法氢氧化钙生产的关键技术 63

2.4 碳化过程的关键技术 64

2.4.1 结晶导向的关键技术 64

2.4.2 分散的关键技术 67

2.4.3 碳化过程质量控制的关键技术 69

2.4.4 碳化工艺控制的关键技术 74

2.4.5 熟浆陈化的关键技术 78

2.5 表面改性的关键技术 79

2.5.1 表面活化改性的必要性 79

2.5.2 碳酸钙分子的结构模型 80

2.5.3 活性碳酸钙的结构模型示意图 81

2.5.4 活化机理探讨 84

2.5.5 常用的表面活性剂和改性方法 85

2.5.6 表面活性剂的选择原则 93

2.5.7 碳酸钙的表面处理工艺 95

2.5.8 纳米碳酸钙表面改性新技术 101

2.5.9 国内表面活化改性技术的现状及存在问题 104

2.5.10 我国纳米碳酸钙表面改性技术的发展方向 106

2.6 脱水与干燥关键技术 108

2.6.1 纳米碳酸钙脱水关键技术 108

2.6.2 纳米碳酸钙干燥关键技术 108

2.7 轻质（纳米）碳酸钙生产过程常见质量问题及处理关键技术 119

2.7.1 浆液（熟浆）质量百分浓度与波美度的关系处理不当 119

2.7.2 轻质碳酸钙生产碱度偏高的原因及控制措施 121

2.7.3 PCC白度控制及化学增白关键技术 123

2.7.4 轻钙生产过程降镁关键技术 124

2.7.5 沉降体积大小的控制关键技术 125

2.7.6 粒度大小控制技术 126

2.8 大型碳酸钙企业资源综合利用共性与关键技术 127

2.8.1 钙化工系列产品的金字塔规划 127

2.8.2 大型碳酸钙矿山资源综合利用核心工艺 128

2.8.3 石灰煅烧燃料选择与原煤处理核心工艺流程 132

2.8.4 大型碳酸钙企业废水梯级循环利用及零排放新工艺 133

2.9 高浓度CO2生产纳米碳酸钙的关键技术 138

2.9.1 高浓度CO2生产纳米碳酸钙的有利条件分析 138

2.9.2 高浓度二氧化碳联产纳米碳酸钙的工艺流程 142

2.9.3 高浓度CO2生产纳米碳酸钙的生产技术特点 142

2.10 纳米碳酸钙、普通轻钙、砖胚联合生产绿色新工艺 143

2.10.1 纳米碳酸钙生产过程中的三废数量 144

2.10.2 纳米碳酸钙、普通轻钙、砖胚联合生产绿色新工艺 146

3 生产轻质（纳米）碳酸钙的主要设备 149

3.1 石灰石原料准备工段的主要设备 149

3.1.1 石灰石原料的特点 149

3.1.2 石灰石的矿石开采 149

3.1.3 石灰石选矿与加工的生产流程 150

3.1.4 选矿与加工设备 151

3.2 石灰窑及其附属设备 154

3.2.1 石灰窑的选择 154

3.2.2 主要附属设备 156

3.2.3 窑气净化系统工艺及主要设备 157

3.2.4 直线振动筛 160

3.2.5 THG型高效斗式提升机 161

3.3 消化机的选择 161

3.3.1 轻质（纳米）碳酸钙生产对消化机的基本要求 162

3.3.2 箱式消化机的结构特点 162

3.3.3 回转式后排消化机 163

3.3.4 消化机的自动控制 164

3.4 浆液精制设备 166

3.4.1 初级分离设备 166

3.4.2 多级旋液分离器 167

3.5 鼓泡碳化塔及窑气压缩设备的选择 168

3.5.1 鼓泡碳化塔的选择 168

3.5.2 空压机和罗茨鼓风机的选择 169

3.5.3 制冷机的选择 170

3.6 增浓脱水及设备的选择 172

3.6.1 斜板增浓器 172

3.6.2 固液分离设备 173

3.7 干燥设备的选择 176

3.7.1 轻钙专用导热油加热滚筒连续干燥机 176

3.7.2 盘式连续干燥器 179

3.7.3 旋转闪蒸干燥器 180

3.7.4 链（带）式干燥器 181

3.7.5 桨叶式干燥机 182

3.7.6 LXG型螺旋输送机 183

3.8 干法改性设备 183

3.8.1 CM型连续式粉体复合改性机的结构特点 184

3.8.2 CM型连续式粉体复合改性机的特点 184

3.8.3 CM型连续式粉体复合改性机的工作原理 184

3.9 解聚筛分及包装设备 186

3.9.1 QS-160型气流筛分机 186

3.9.2 自动定量包装机的工作原理 187

4 三级连续加压鼓泡碳化新工艺 189

4.1 三级连续加压鼓泡碳化法的局部流程、说明及其分析 189

4.1.1 工艺流程说明 189

4.1.2 工艺流程特点分析 190

4.1.3 三级连续鼓泡碳化新工艺的优势与不足 194

4.2 三级连续加压鼓泡碳化法的理论基础 195

4.2.1 碳化反应是气-液-固［Ca（OH）2（s）］-固［CaCO3（s）］ 四相反应体系 195

4.2.2 连续鼓泡碳化塔为拟平推流反应器 195

4.2.3 碳化过程的化学反应机理 196

4.2.4 碳化过程的传质模型——四膜模型 199

4.3 连续鼓泡碳化法的工艺流程 205

4.4 碳化反应过程工艺条件分析 205

4.4.1 碳化反应温度对产品晶形和粒径的影响 205

4.4.2 浆液浓度对产品晶形和粒径的影响 206

4.4.3 CO2气体的浓度对产品晶形和粒径的影响 208

4.4.4 碳化气体流量对产品平均粒径和反应时间的影响 209

4.4.5 晶形导向剂的加入时间对碳酸钙晶形和粒径的影响 209

4.4.6 搅拌速度对碳酸钙晶形和粒径大小的影响 211

4.5 连续鼓泡碳化过程物料衡算 212

4.5.1 消化过程的物料衡算 212

4.5.2 石灰乳的配制 213

4.5.3 碳化过程的物料衡算 213

4.5.4 活性剂的物料衡算 214

4.5.5 碳化后处理工序的物料衡算 214

4.5.6 主要物料衡算表 215

4.6 连续鼓泡碳化新工艺的热量衡算 215

4.6.1 连续消化机的热量衡算 215

4.6.2 副产蒸汽的连续消化罐的热量衡算 216

4.6.3 碳化塔的热量衡算 218

4.6.4 带式串闪蒸二级干燥系统的热量衡算 219

5 轻质（纳米）碳酸钙联合生产新工艺 222

5.1 中小型氮肥厂联产轻质（纳米）碳酸钙关键技术 222

5.1.1 中型氮肥厂联产轻质（纳米）碳酸钙可行性分析 222

5.1.2 中型氮肥厂联产轻质（纳米）碳酸钙碳化过程的化学反应机理及分析 223

5.1.3 碳化过程的终点判断 224

5.1.4 尿素生产过程的未反应气对碳化反应速率和产品质量的影响 225

5.1.5 中型氮肥厂联产纳米碳酸钙的新工艺流程及流程分析 225

5.1.6 小氮肥厂联产轻质碳酸钙新工艺 228

5.1.7 氮肥厂联产纳米碳酸钙的应用前景 231

5.2 电石渣联产轻质（纳米）碳酸钙的关键技术 231

5.2.1 电石渣的应用研究综述 232

5.2.2 用电石渣制备轻质（纳米）碳酸钙的基本原理 233

5.2.3 电石渣联产轻质（纳米）碳酸钙工艺流程 234

5.2.4 电石渣生产轻质（纳米）碳酸钙工艺流程 235

5.2.5 电石渣联产轻质（纳米）碳酸钙的应用前景 236

5.3 硝酸厂联产轻质（纳米）碳酸钙关键技术 236

5.3.1 硝酸厂联产轻质（纳米）碳酸钙的可行性和有利条件 236

5.3.2 “三联产绿色新工艺”流程 238

5.3.3 硝酸厂联产纳米碳酸钙的效益分析 239

5.4 纯碱厂联产轻质（纳米）碳酸钙 241

5.4.1 联碱厂联产轻质（纳米）碳酸钙的可行性与优势 242

5.4.2 “四联产绿色新工艺”流程与特点 242

5.4.3 “四联产绿色工艺”的效益分析 244

5.5 纸厂锅炉尾气联产造纸专用PCC新工艺 246

5.5.1 纸厂锅炉尾气联产造纸专用PCC新工艺 246

5.5.2 纸厂锅炉尾气联产造纸专用PCC关键技术 247

5.5.3 纸厂锅炉尾气联产造纸专用PCC新工艺经济效益分析 248

5.6 高档卷烟纸专用PCC生产关键技术 249

5.6.1 高档卷烟纸专用PCC平均粒径及粒度分布控制技术 250

5.6.2 高档卷烟纸专用PCC的沉降体积控制技术 252

5.6.3 游离碱控制技术 256

5.7 卤水净化工艺中PCC回收质量控制关键技术 256

5.7.1 目前石灰-烟道气卤水净化工艺的缺陷 257

5.7.2 卤水净化工艺中PCC回收质量控制关键技术 257

6 轻质（纳米）碳酸钙生产过程检验与分析关键技术 261

6.1 初级原料检验与分析关键技术 261

6.1.1 石灰石分析关键技术 261

6.1.2 煤焦分析关键技术 265

6.1.3 水分析关键技术 268

6.2 二级原料检验与分析关键技术 274

6.2.1 生石灰质量检验与分析关键技术 274

6.2.2 碳化气各组分检验与分析关键技术 274

6.3 中间产品检验与分析关键技术 284

6.3.1 石灰乳检验与分析关键技术 284

6.3.2 碳化过程中碳酸钙悬乳液碳化度的测定 286

6.3.3 碳酸钙滤饼及干燥过程中水分的测定 286

6.4 纳米碳酸钙产品质量的检验与分析关键技术 287

6.4.1 纳米碳酸钙产品质量的国家标准 287

6.4.2 纳米碳酸钙产品应用性能指标的检验与分析关键技术 287

6.5 分析检验仪器一览 292

7 轻质（纳米）碳酸钙应用关键技术 293

7.1 轻质（纳米）碳酸钙在塑料工业中应用的关键技术 293

7.1.1 轻质（纳米）碳酸钙填料在塑料中的重要作用 293

7.1.2 轻质（纳米）碳酸钙在塑料中填充的关键技术 295

7.1.3 塑料母料关键技术 296

7.1.4 轻质（纳米）碳酸钙在塑料工业中应用的前景 299

7.2 轻质（纳米）碳酸钙填充在橡胶制品中的关键技术 300

7.2.1 轻质（纳米）碳酸钙在橡胶中的填充作用 300

7.2.2 轻质（纳米）碳酸钙在橡胶中填充的关键技术 300

7.2.3 轻质（纳米）碳酸钙在橡胶工业中的应用前景 301

7.3 轻质（纳米）碳酸钙在胶黏剂、 密封胶工业中应用的关键技术 301

7.3.1 轻质（纳米）碳酸钙用在胶黏剂、 密封胶中的作用 301

7.3.2 胶黏剂、 密封胶中对纳米碳酸钙的几个关键技术要求 302

7.3.3 轻质（纳米）碳酸钙在胶黏剂、 密封胶工业中应用的前景 303

7.4 轻质（纳米）碳酸钙在涂料工业中应用的关键技术 304

7.4.1 轻质（纳米）碳酸钙填充在涂料中的作用 304

7.4.2 轻质（纳米）碳酸钙在涂料工业中应用的关键技术 304

7.4.3 轻质（纳米）碳酸钙在涂料工业中应用的前景 305

7.5 轻质（纳米）碳酸钙在造纸工业中应用的关键技术 305

7.5.1 轻质（纳米）碳酸钙在纸张中的重要作用 305

7.5.2 轻质（纳米）碳酸钙在造纸工业应用的关键技术 306

7.5.3 轻质（纳米）碳酸钙在造纸工业的应用前景 309

7.5.4 风头正劲的“石头纸”生产技术 310

7.6 纳米碳酸钙在油墨工业中应用的关键技术 314

7.6.1 纳米碳酸钙在油墨工业中的重要作用 314

7.6.2 油墨工业对纳米碳酸钙的个性化要求 314

7.6.3 影响纳米碳酸钙在油墨中应用的关键技术 315

7.6.4 纳米碳酸钙在油墨工业中的应用前景 316

7.7 轻质（纳米）碳酸钙在保健食品、饲料工业、医药工业与日化应用的关键技术 316

7.8 在针状硅灰石晶体表面纳米修饰应用的技术 317

7.8.1 硅灰石针状纤维表面纳米化修饰及改性工艺流程 318

7.8.2 产品性能测试 319

7.8.3 硅灰石针状纤维表面纳米化修饰及改性产品应用的前景 326

8 纳米碳酸钙安全生产与环境保护关键技术 327

8.1 纳米碳酸钙安全生产关键技术 327

8.1.1 工艺过程安全生产关键技术 327

8.1.2 碳酸钙生产的化工单元安全技术 330

8.2 碳酸钙生产的环境保护关键技术 334

8.2.1 碳酸钙生产中的粉尘及其治理 334

8.2.2 碳酸钙生产中的废水及其治理 338

8.2.3 碳酸钙生产中的废渣及其治理 339

9 轻质系列碳酸钙生产技术的未来展望 341

9.1 我国轻质系列碳酸钙工业存在的主要问题 341

9.1.1 结构与规模问题 341

9.1.2 体制与技术问题 342

9.1.3 工艺和工程设计问题 342

9.1.4 企业管理与人员素质问题 343

9.2 碳酸钙依然是朝阳工业 343

9.2.1 从发达国家来看碳酸钙行业 343

9.2.2 从中国的角度来看碳酸钙行业发展前景 345

9.3 纳米碳酸钙生产技术的发展展望 346

9.3.1 管理要科学化、系统化 346

9.3.2 设备要现代化、精密化 347

9.3.3 人员要知识化、专业化 349

9.3.4 产品要系列化、精细化 349

9.3.5 活化技术复合化 350

9.3.6 干燥工序组合化 350

9.3.7 系统工程化 351

9.3.8 应用研究与基础理论研究要双管齐下 351

附录一 碳酸钙生产常用数据 353

1.CO2在水中的溶解度（101.3kPa） 353

2.氢氧化钙在水中的溶解度 353

3.碳酸钙在15℃水中的溶解度 354

4.Ca（OH）2和CaCO3的密度与质量分数对照（25℃） 354

5.常用液体的重要物理性质（20℃，101.3kPa） 354

6.目数与粒度（微米）对照表（美国标准） 355

7.常用筛网规格型号（平织） 355

8.常用筛网（材料为304或316）规格型号（斜织） 355

9.干空气的物理性质（101.3kPa） 356

10.常用气体的重要物理性质（101.3kPa） 356

附录二 普通工业沉淀碳酸钙化工行业标准（HG/T 2226—2010） 358

附录三 工业活性沉淀碳酸钙化工行业标准（HG/T 2567—2006） 370

附录四 纳米碳酸钙国家标准（GB/T 19590—2011） 378

参考文献 385