由富含碳酸鈣的工業副產品生產細分碳酸鈣的方法
2023-04-26 16:52:31
專利名稱：由富含碳酸鈣的工業副產品生產細分碳酸鈣的方法
技術領域：
本發明涉及精製在工業過程中，特別是在肥料工業的硝酸磷肥廠中產生的富含碳酸鈣副產品，和轉化該副產品成細分碳酸鈣的方法。
在特定溫度下，通過來自硝酸磷肥廠的，潮溼的富含碳酸鈣副產品的熱處理進行精製，以除去水分，揮發性物質和分解或升華以銨和硝酸鹽形式存在的雜質，特別注意不能分解碳酸鈣並通過使用脂肪酸或其鹽的乳液或溶液塗敷細分的碳酸鈣。
碳酸鈣可應用於製造如下物質紙、橡膠、塑料、玻璃、紡織品、油灰、粉筆、密封膠、粘合劑、顏料、墨汁、清漆、食品、化妝品、牙膏、化學品和藥物。
根據本發明方法生產的碳酸鈣特別適於用作橡膠、油漆、塑料和PVC中的填料。
背景技術：
已經建議幾種物理和化學方法以從廢碳酸鈣中除去雜質。物理方法要求乾燥和研磨到一定的細度使得可以通過篩分、分級、磁力分離、水力漩流分離或浮選除去雜質。與除去雜質的這些物理方法相關的缺點是要求特殊的機器/設備和它們的維護。此外，這些方法複雜和難以管理。不可預料的工藝效率，雜質脫除數量結果的變化和與採用除去雜質的這樣物理技術相關的支出是其它缺點。
如在英國專利1285891(1972)中描述的採用化學品如滷素、滷素的含氧酸或其鹽、臭氧、過氧化氫等浸提或漂白乾燥且經研磨的碳酸鈣是化學精製方法。化學方法的缺點在於它要求特殊的化學品，進行處理的單元操作數目和單一化學品的使用可能不適於除去所有的雜質。在它的使用之後殘留的過量化學品的脫除和分離是另一個缺點。
另一種先前已知和廣泛使用的處理包含碳酸鈣的廢物(一般稱為石灰粘泥)的方法是再燃燒，它由如下操作組成促進乾燥，在乾燥爐中給予燃燒足夠的時間和在緊接著乾燥爐之後裝配的物料冷卻器中進行冷卻之後除去燃燒的石灰。燃燒的石灰在乾燥爐中的處理期間達到1000-1200℃的溫度。已經在乾燥爐設計中進行許多技術改進，引入乾燥器破碎機，如錘磨機類型，它安裝在乾燥爐和旋風分離器之前。這樣的工廠在其它文獻中也是已知的，如描述於L.Lenado和RamonAguillon的歐洲專利0041113(1982)中，它與許多缺點相關，如引入新機器，它的維護，使用可承受高溫的特殊鋼的必要性，高粉塵損失，旋風分離器的要求和由於來自乾燥爐的粉法在600-700℃內為粘性在導管中結塊。獲得的產品是氧化鈣，要求進一步將它進行水合和碳酸鹽化，以生產工業有用的碳酸鈣，另外，如實施的那樣，在生產紙漿的苛化工藝中循環它。
可以參考Mattelmaki、Eskoi的美國專利5110567(1992)，其中乾燥器破碎機已經由氣動乾燥設備替換，它降低廢氣的最終溫度。然而，此方法的主要缺點在於加工的物料不是自由流動的和由於它的乾燥粘結傾向通常引起在旋轉乾燥爐的預熱區域中形成環。此外，此方法的局限在於它生產氧化鈣和不生產碳酸鈣。Mehaffey Joseph L.和NewmanThomas C.的美國專利4892649(1990)，其中公開了使用反向浮選從礦石除去矽酸鹽雜質而純化碳酸鈣礦石的方法。該方法通過採用包括有機氮化合物如季銨化合物的新穎收集劑，達到碳酸鈣產品的高產量和低酸不溶物含量。缺點是要求連續操作的浮選單元。分離雜質的處理和未使用季化合物的脫除涉及汙染。
Theil Jorgen的美國專利5711802(1998)公開了處理在紙漿製造期間由苛化工藝形成的石灰粘泥的方法和裝置。將石灰粘泥乾燥，粉碎和然後在乾燥爐中在400-600℃的預定溫度下預熱以得到乾燥和粉狀碳酸鈣。將這樣獲得的乾燥物料在任何類型的合適乾燥爐中進一步煅燒/燃燒以生產生石灰，它反過來可再用於苛化工藝。與此本發明相關的缺點是要在煅燒之前乾燥和粉碎和預熱石灰粘泥。獲得的產品是氧化鈣和因此不能用於橡膠、油漆、塑料和PVC。
Drummand Donald K.的美國專利5690897(1997)描述了通過降低鐵含量而精製碳酸鈣的方法。該方法包括向含水碳酸鈣料漿中加入鐵螯合劑，通過採用含CO2的氣體降低pH，同時保持該料漿在20-100℃的溫度。將該料漿攪拌，過濾，洗滌和乾燥。此發明的缺點在於它限制於鐵雜質的脫除。此外，連續通過CO2氣體和保持pH在恆定值，與同時保持溫度是難以管理的且也是不經濟的。
在Price Charles R.等人的美國專利4793985(1998)中，公開了生產超細碳酸鈣的方法，其中將乾燥原料石灰石漿化到15-60wt％固體料漿和採用有機聚丙烯酸酯(DISPEXN40)和其它高分子分散劑分散。將分散的料漿加至磨碎機中，在此將它珠磨到50-70％小於2微米。將研磨的碳酸鈣在離心機中分級成含70-99％的其小於2微米的粒子產品流和更大粒子的底物流。採用臭氧處理產品，它不僅僅用於增加產品的亮度而且將料漿返回到非分散的狀態。然後將碳酸鈣料漿脫水以生產適於製備更高固體料漿或適於噴霧乾燥的58-69％固體產品。相關的缺點在於，臭氧是稀有氣體，採用它僅用於改進亮度。臭氧的使用也增加生產成本。
Bunger James W.等人在美國專利5846500(1998)中公開了使用非常稀的水溶液用於氫氧化鈣的溶解，隨後通過沉降和過濾用於除去雜質，特別是來自水合碳化物石灰的雜質而精製氫氧化鈣，它隨後用作高價值碳酸鈣的原料。通過精製氫氧化鈣溶液與CO2在栓塞流反應器系統中的反應形成沉澱碳酸鈣。此發明的缺點在於由於氫氧化鈣在水中的非常低溶解度，要求更多的稀釋以溶解所有的氫氧化鈣。此外，大體積氫氧化物溶液的沉降和過濾變得困難和要求沉降罐過濾單元，它們使該工藝在經濟性上沒有吸引力。
根據以上事實顯然的是需要開發從富含碳酸鈣的工業副產品生產碳酸鈣的新方法。
發明目的在本發明中描述的工作已經開展，其意圖在於精製在肥料的硝基磷酸鹽裝置或其它工業中產生的富含碳酸鈣副產品以將該副產品轉化成工業有用附加值產品。
本發明的主要目的是提供精製在工業過程中產生的富含碳酸鈣副產品的方法，該方法避免以上詳細描述的缺點。
本發明的另一個目的是開發石灰石的替代來源，用於生產適於商業應用的細分碳酸鈣。
本發明的仍然另一個目的是提供精製如在硝酸磷肥化肥廠中產生的細粒度為20-150微米的富含碳酸鈣的副產品的方法，以最小化由這樣固體廢物引起的汙染和改進環境質量。
本發明的仍然另一個目的是提供用於在硝酸磷肥化肥廠中產生的富含碳酸鈣的副產品精製的熱處理方法。
本發明的仍然另一個目的是通過有利地採用在硝酸磷肥化肥廠中產生的富含碳酸鈣的副產品，生產用作油漆、塑料、橡膠和PVC中填料的精製塗敷細分碳酸。
本發明的仍然另一個目的是提供在硝酸磷肥化肥廠和富含碳酸鈣處理單元中的汙染減少措施。
本發明的這些目的是顯然的，如進一步在以下詳細描述中提供的那樣。
發明概述在本發明中描述的熱處理顯著地精製在硝酸磷肥化肥廠中產生的富含碳酸鈣的副產品以得到精製碳酸鈣。進一步注意到可以在合適速率下通過系統加入水含量達25％的富含碳酸鈣的副產品而不會不利地影響最終產品質量。進一步注意到可以研磨冷卻器出口物料以得到由最終應用要求的細度。在此應用的塗敷粉碎/細研磨材料的方法提供使材料適於橡膠，油漆，塑料和PVC的措施。
此外，本發明的方法使用間接加熱而避免產生粉塵和通過在水中洗滌釋放的銨和氮化合物而防止空氣汙染。另外，方法顯著地增加產品的白度/亮度。
附圖簡單說明在本說明書附圖中，
圖1表示用於在硝酸磷肥化肥廠中產生的富含碳酸鈣副產品熱處理單元的機器/設備。該單元具體化為如下設備M-漿式混合機和螺杆進料器；S1-間接旋轉乾燥器；S2-間接轉鼓加熱器；S3-夾套冷卻器；P-超細粉碎機；T-料漿罐；F-壓力過濾器；D-閃蒸乾燥器和C-旋風分離器/除塵器。數字1-8表示如下
1.富含碳酸鈣的副產品，即原材料2.水3.塗敷劑溶液4.蒸汽5.濾液6.產品7.煙道氣8.廢氣發明詳述因此，本發明提供一種精製在工業過程中，特別是在硝酸磷肥化肥廠中產生的富含碳酸鈣副產品，用於生產高價值細分碳酸鈣的方法，該方法包括在5-20kg/h的進料速率下，藉助於在10-40RPM速度下旋轉的螺杆進料器，向由間接加熱預熱和保持在250℃-400℃所需溫度下的旋轉乾燥器中，連續加入包含最大為25％水分和粒度為20-150微米的潮溼的富含碳酸鈣副產品以除去水分達25％，揮發性物質7-8％，並分解或升華在0.1-0.3％範圍內存在為雜質的銨化合物(氨氮)，通過將傾斜角從1.0度改變到1.4度和將乾燥器的旋轉速度從1RPM改變到4RPM，將停留時間從20分鐘到30分鐘改變，因此將物料出口速率從2.5kg/h改變到20kg/h，從乾燥器吹出釋放的水汽，揮發性物質和氨氣，將廢氣洗滌入水罐中以避免氨在該裝置周圍環境中形成粉塵和釋放，通過裝配有波紋管和進料鬥的連接器/破裂器，將從乾燥器流出的物料加至預熱和保持在大於約550℃和小於650℃所需溫度下的轉鼓加熱器中，以分解和升華在0.05-0.1％範圍的硝酸鹽雜質(為硝態氮)，通過將傾斜角從1.0度改變到1.4度和將旋轉速度從1RPM改變到4RPM允許物料保留在轉鼓加熱器中的停留時間從30分鐘到90分鐘改變，除去來自轉鼓加熱器的釋放氣體和將它洗滌入水罐以防止其周圍環境遭受粉塵和Nox汙染，允許轉鼓加熱器出口物料通過水循環夾套螺杆輸送機類型物料冷卻器，以在環境溫度下，在與轉鼓加熱器出口速率同步的出口速率，即2-15kg/h下得到精製物料，隨後將它在針盤/磨盤磨粉機裡進行研磨到1-20微米的微粒尺寸，在料漿罐中分散細分的碳酸鈣以獲得40-50wt％固體料漿，採用攪拌加熱料漿到85-95℃，隨後以足夠量加入碳鏈長度為16-20個碳原子的脂肪酸衍生物或其鹽的熱(70-90℃)乳液或溶液，以在最終產品中得到3-4％總脂肪物質，允許混合物冷卻到小於50℃，其後以已知方式從混合物除去水溶性組分和將產品分離，乾燥和粉碎以獲得細分的塗敷碳酸鈣。
在本發明的一個實施方案中，水含量最多達25wt％的富含碳酸鈣副產品可以用作起始/原材料。這提供使用直接來自硝酸磷肥化肥廠或在料倉中貯存較長時間的潮溼富含碳酸鈣的副產品的特殊優點。因此，由本發明提供的工藝可以用於硝酸磷肥化肥廠和變成連續的。
在本發明的另一個實施方案中，硝酸磷肥化肥廠的富含碳酸鈣副產品可以在5-20kg/h下連續加入，由熱處理精製到它可用作橡膠、塑料、油漆和PVC中填料的水平。
在本發明的仍然另一個實施方案中，通過富含碳酸鈣的副產品的熱處理和微粉碎，從富含碳酸鈣的副產品中的約85％到大於96％，顯著改進產品的白度/亮度。
在本發明的仍然另一個實施方案中，通過使用特殊設計的單元提供精製在工業過程中，特別是在硝酸磷肥化肥廠中產生的富含碳酸鈣副產品的生態環境友好和連續方法，其中不使用在單一殼中具有乾燥，煅燒和冷卻區域採用直接加熱的旋轉乾燥爐，當細粉狀物料通過它時它導致廣泛的粉塵產生，而使用組套排列的乾燥器-加熱器-冷卻器(見圖1)和間接加熱以避免產生粉塵和考慮除去釋放的氣體和在水中洗滌釋放的氣體以減少汙染。
在本發明的仍然另一個實施方案中，在旋轉乾燥器中在250-400℃的溫度下除去在富含碳酸鈣副產品中存在的達25％的水分，7-8％的揮發性物質和0.1-0.3％銨化合物(為氨氮)。
在本發明的仍然另一個實施方案中，在轉鼓加熱器中在大於550和小於650℃的溫度下除去在富含碳酸鈣副產品中存在的0.05-0.1％硝酸鹽雜質(為硝態氮)。
在本發明的仍然另一個實施方案中，可以通過將傾斜角從1.0度改變到1.4度和將旋轉速度從1RPM改變到4RPM，將來自旋轉乾燥器和轉鼓加熱器的物料出口速率分別調節到2.5-20kg/h和2-15kg/h。
在本發明的仍然另一個實施方案中，使用脂肪酸衍生物或其鹽的熱乳液或溶液塗敷精製且細分的碳酸鈣，以獲得含有3-4％總脂肪物質的產品，使得它適用於橡膠，油漆，塑料和PVC。
在本發明的仍然另一個實施方案中，通過熱處理除去雜質將富含碳酸酸副產品的純度從88-90％改進到97-98％。
在工業過程中，特別是在硝酸磷肥化肥廠中產生的富含碳酸鈣副產品包含88-90％碳酸鈣，0.2-0.4％總氮，0.1-0.3％氨氮，0.05-0.1％硝態氮，1.0-1.5％為P2O5的磷酸鹽，0.20-0.25％為F-的氟化物，3.50-4.00％混合氧化物(鋁，鐵，磷酸鹽和鹽酸中不溶物)，7-8％揮發性物質，43-45％燒失量，0.10-0.15為Na2O的溶解鹼和1.0-1.2％酸不溶性物質。此外，5％含水懸浮液的pH為9-9.3，堆積密度為1.30-1.35g/ml，亮度/白度為85％和粒度為20-150微米。
進行了由現有技術中已知的方法精製富含碳酸鈣副產品的嘗試。使用常規技術施行物理分離方法如篩分，浮選，沉降和水力漩流法。進行乾燥富含碳酸鈣副產品的篩分分析和分析雜質。-350目級分包含最小的雜質但廢棄物是起始碳酸鈣的50％。由於粗粒度(20-150微米)和高密度(2.3-2.7g/ml)，不能有利地採用沉降和水力漩流器技術。也嘗試使用10％重量/重量富含碳酸鈣副產品料漿和陽離子，陰離子和非離子表面活性劑，採用松油作為起泡劑的泡沫浮選方法而沒有雜質的顯著脫除。也發現採用熱或冷水洗滌副產品不能用於脫除氨和硝酸鹽雜質到所需的水平。在這些方法中，每個方法獲得的結果顯示在富含碳酸鈣副產品中存在的雜質是碳酸鈣晶體的整體部分和不是物理混合的，如在常規原材料-石灰石情況下為正常的那樣。
由於化學品不能浸提夾帶的雜質，相反，碳酸鈣溶解，使用現有技術中提及的化學品浸提雜質的常規化學處理方法不是富有成效的。
因此，它涉及研究熱處理對富含碳酸鈣副產品的影響。將物料從環境溫度逐步加熱到900℃，在每個步驟中溫度增加100℃和在該溫度下保持一小時。在每種情況下記錄重量損失百分比。由XRD分析檢驗所有樣品的結晶度百分比和用於識別在熱處理副產品碳酸鈣中存在的相。表1中給出的結果顯示通過達到600℃的熱處理除去富含碳酸鈣副產品的雜質而不分解碳酸鈣。
表1熱處理對副產品碳酸鈣的影響序號 樣品％重量損失％結晶度識別的相1 自身 - 81方解石2 在100℃下加熱，1h3.60 83方解石3 在200℃下加熱，1h5.00 - 方解石4 在300℃下加熱，1h5.70 - 方解石5 在400℃下加熱，1h6.80 - 方解石6 在500℃下加熱，1h9.40 67方解石7 在600℃下加熱，1h9.90 62方解石8 在700℃下加熱，1h14.50 56方解石9 在800℃下加熱，1h47.10 0.0 CaO10 在900℃下加熱，1h47.10 0.0 CaO因此，在本發明中，通過熱處理進行在工業過程中，特別是在硝酸磷肥化肥廠中產生的富含碳酸鈣副產品的精製。
在5-20kg/h的進料速率下，藉助於在10-40RPM速度下旋轉的螺杆進料器，向由間接加熱預熱和保持在250℃-400℃所需溫度下的旋轉乾燥器中，連續加入包含最大為25％水分和粒度為20-150微米的潮溼富含碳酸鈣副產品。在此期間，除去水分達25％，揮發性物質7-8％。分解和升華以0.1-0.3％範圍存在為雜質的銨化合物(為氨氮)。
通過將傾斜角從1.0度改變到1.4度和將乾燥器的旋轉速度從1RPM改變到4RPM，將在旋轉乾燥器中的停留時間從20分鐘到30分鐘改變。結果是物料出口速率從2改變到20kg/h。
藉助於鼓風機將在乾燥器中釋放的水汽，揮性性物質和氨氣從乾燥殼吹開。將廢氣洗滌入水罐中以避免氨在裝置周圍環境中形成粉塵和釋放。
通過裝配有波紋管和進料鬥的連接器/破裂器，將從乾燥器流出的物料加至由間接加熱預熱和保持在550℃-650℃所需溫度下的轉鼓加熱器中。在此期間，以0.05-0.1％範圍存在的硝酸鹽雜質(為硝態氮)分解和升華。通過將傾斜角從1.0度改變到1.4度和將旋轉速度從1RPM改變到4RPM允許物料在轉鼓加熱器中保持30-90分鐘的停留時間。將來自轉鼓加熱器的釋放氣體洗滌入水罐以防止環境遭受粉塵和Nox汙染。
將轉鼓加熱器出口物料通過水循環夾套螺杆輸送機類型物料冷卻器，以在環境溫度下，在與轉鼓加熱器出口速率同步的出口速率，即2-15kg/h下得到精製物料。隨後將它在針盤/磨盤磨粉機裡進行研磨到1-20微米的微粒尺寸。在料漿罐中分散細分的碳酸鈣以獲得40-55wt％固體料漿。
採用攪拌加熱料漿到85-95℃，隨後以足夠數量加入碳鏈長度為16-20個碳原子的脂肪酸衍生物或其鹽的熱(70-90℃)乳液或溶液，以在最終產品中得到3-4％總脂肪物質。允許混合物冷卻到小於50℃，其後以已知方式從混合物除去水溶性組分和將產品分離，乾燥和粉碎以獲得具有表2所示性能的細分的塗敷碳酸鈣，該性能指示它可用作油漆，塑料，橡膠和PVC中的填料。
表2.精製的細分和塗敷碳酸鈣的性能結果序號 性能未塗敷的 塗敷的1 在150目BSS上的篩分殘餘物 零 零2 5％含水懸浮液的pH 9.5-10.5 9.0-10.03 酸不溶物，％ 0.20-0.25 0.10-0.154 燒失量，％42-44 43-455 混合氧化物(Fe，Al，磷酸鹽，二氧化矽)，％ 3.0-4.03.0-3.56 CaCO3的純度，由酸定量法，％ 97-98 95-977 總脂肪物質，％零 2.5-3.58 粒度，微米小於20 小於20表3表示對於乾燥富含碳酸鈣副產品，乾燥器出口物料，煅燒器/冷卻器出口物料，細分碳酸鈣和塗敷碳酸鈣，由Mastersizer-2000(Malvern，UK)粒度分析儀作為乾燥粉末測量的粒度分布曲線。
表3.粒度分析的結果
根據本發明生產精製的細分和塗敷碳酸鈣的方法使用新種類的原材料，它是在硝酸磷肥化肥廠中產生的副產品，迄今為止沒有用於該目的，粒度為20-150微米和包含不通常在常規採用的原材料，石灰石中發現的各種類型雜質。
可以通過在105-110℃下乾燥物料足夠的時間而除去水分。一般情況下，乾燥要求的時間隨增加的溫度而降低，直到其中物料不分解的溫度。
銨化合物如(NH4)2CO3，NH4HCO3，NH4Cl和NH4F在特定溫度下升華或分解，如碳酸銨在58℃下分解，碳酸氫銨在36-60℃下分解和升華，硝酸銨在210℃下分解。氯化銨和氟化銨在約335℃下升華。硝酸鈣(無水)在561℃下熔融，Ca(NO3)2·3H2O在51.5℃下熔融，Ca(NO3)2·4H2O在132℃下分解。一磷酸鈣在203℃下分解，二磷酸鈣在25℃下分解，和三磷酸鈣在1670℃下熔融。焦磷酸鈣Ca2P2O7在1230℃下熔融和偏磷酸鈣Ca(PO3)2在975℃下熔融，氫氧化鈣在580-600℃下分解成CaO和水。
文石類型碳酸鈣在825℃下分解，而方解石類型在約895℃下分解成CaO和CO2。如果將碳酸鈣加熱到約1000℃，它形成僵燒/無活性CaO和釋放CO2。
該方法的創造性包括
-使用原材料而不進行預乾燥和破碎。
-在整個加工中保持物料在自由流動狀態。
-通過熱處理除去化學雜質。
-改進亮度而不使用任何特殊的試劑。
-煅燒非常細(20-150微米)和高度緻密(2.3-2.7g/ml)的顆粒而粉塵最小化。
-通過限制熱處理到更低溫度而避免要求特殊類型的轉鼓加熱器構造材料。
-限制熱處理對雜質的影響而不分解碳酸鈣。
-安排洗滌釋放的氣體以避免汙染周圍環境。
如下實施例通過說明給出和因此不應當用於限制本發明的範圍。
實施例-1在10kg/h的速率下，通過旋轉速度為20轉每分鐘(RPM)的螺杆進料器，將按幹基含有11％水分和85％CaCO3的副產品碳酸鈣加至在300℃下預熱，傾斜角為1.4度和乾燥器殼旋轉速度為2RPM的乾燥器中。保持時間是30分鐘。發現從乾燥器中流出的物料的水分為0.02-0.22wt％。將出口物料引入在轉鼓加熱器中的第二階段熱處理中，該加熱器由間接加熱預熱到600℃，傾斜角為1.08度和殼旋轉速度為1.5RPM。保持時間是30分鐘。發現產品含有96wt％CaCO3，3.0wt％混合氧化物，包括1.5wt％的P2O5含量。
實施例-2在10kg/h的速率下，通過旋轉速度為20轉每分鐘(RPM)的螺杆進料器，將按幹基含有11％水分和85％CaCO3的副產品碳酸鈣加至在300℃下預熱，傾斜角為1.05度和乾燥器殼旋轉速度為2RPM的乾燥器中。保持時間是30分鐘。發現從乾燥器中流出的物料的水分為0.02-0.22wt％。將出口物料引入在轉鼓加熱器中的第二階段熱處理中，該加熱器由間接加熱預熱到600℃，傾斜角為1.08度和殼旋轉速度為3RPM。保持時間是30分鐘。發現產品含有96wt％CaCO3，3.0wt％混合氧化物，包括1.5wt％的P2O5含量。
實施例-3在10kg/h的速率下，通過旋轉速度為20轉每分鐘(RPM)的螺杆進料器，將按幹基含有2.26％水分和85％CaCO3的副產品碳酸鈣加至在300℃下預熱，傾斜角為1.05度和乾燥器殼旋轉速度為2RPM的乾燥器中。保持時間是30分鐘。發現從乾燥器中流出的物料的水分為0.02-0.22wt％。將出口物料引入在轉鼓加熱器中的第二階段熱處理中，該加熱器由間接加熱預熱到600℃，傾斜角為1.08度和殼旋轉速度為3RPM。保持時間是30分鐘。發現產品含有96wt％CaCO3，3.0wt％混合氧化物，包括1.5wt％的P2O5含量。
實施例-4在5kg/h的速率下，通過旋轉速度為6轉每分鐘(RPM)的螺杆進料器，將按幹基含有12.6％水分和85％CaCO3的副產品碳酸鈣加至在300℃下預熱，傾斜角為1.05度和乾燥器殼旋轉速度為2RPM的乾燥器中。保持時間是30分鐘。發現從乾燥器中流出的物料的水分為0.02-0.22wt％。將出口物料引入在轉鼓加熱器中的第二階段熱處理中，該加熱器由間接加熱預熱到600℃，傾斜角為1.08度和殼旋轉速度為3RPM。保持時間是30分鐘。發現產品含有96wt％CaCO3，3.0wt％混合氧化物，包括1.5wt％的P2O5含量。
實施例-5在5kg/h的速率下，通過旋轉速度為6轉每分鐘(RPM)的螺杆進料器，將按幹基含有18.5％水分和85％CaCO3的副產品碳酸鈣加至在300℃下預熱，傾斜角為1.05度和乾燥器殼旋轉速度為2RPM的乾燥器中。保持時間是30分鐘。發現從乾燥器中流出的物料的水分為0.02-0.22wt％。將出口物料引入在轉鼓加熱器中的第二階段熱處理中，該加熱器由間接加熱預熱到600℃，傾斜角為1.08度和殼旋轉速度為3RPM。保持時間是30分鐘。發現產品含有96wt％CaCO3，3.0wt％混合氧化物，包括1.5wt％的P2O5含量。
實施例-6在8kg/h的速率下，通過旋轉速度為6轉每分鐘(RPM)的螺杆進料器，將按幹基含有12.6％水分和85％CaCO3的副產品碳酸鈣加至在300℃下預熱，傾斜角為1.05度和乾燥器殼旋轉速度為2RPM的乾燥器中。保持時間是30分鐘。發現從乾燥器中流出的物料的水分為0.02-0.22wt％。將出口物料引入在轉鼓加熱器中的第二階段熱處理中，該加熱器由間接加熱預熱到600℃，傾斜角為1.08度和殼旋轉速度為3RPM。保持時間是30分鐘。發現產品含有96wt％CaCO3，3.0wt％混合氧化物，包括1.5wt％的P2O5含量。在此實施例中，冷卻器也在螺杆轉速7RPM，冷卻水速率60LPH，冷卻水入口溫度24℃的條件下操作。來自轉鼓加熱器的出口物料的溫度大於30℃，和在冷卻器出口的溫度發現為34℃。
實施例-7使用超細粉碎機保持物料溫度小於60℃，研磨在實施例-1中獲得的熱處理物料。研磨的物料具有如圖2(d)所示的粒度分布。
實施例-8將在實施例-7中獲得的研磨碳酸鈣漿化以得到約50％重量/重量。採用連續攪拌將料漿加熱到85℃。以一定比例向此物質中加入從硬脂酸和氫氧化鈉製備的乳液以在CaCO3上得到3.5wt％的塗料。允許料漿採用連續攪拌冷卻到45℃和其後將產品由過濾分離，採用水洗滌，乾燥和粉碎。發現塗敷的樣品具有表2所示的性能。
本發明的主要優點是1.可以由簡單的熱處理，使用通常使用的機械精製在工業過程中，特別是在硝酸磷肥化肥廠中產生的富含碳酸鈣副產品。
2.將富含碳酸鈣的副產品轉化成適用於橡膠，油漆，PVC和塑料應用的增值材料。
3.探究出用於生產適於商業應用的碳酸鈣的石灰石的替代來源。
4.成功地處理細粒度為20-150微米的富含碳酸鈣副產品而不引起通常由於產生粉塵而與這樣細粉末相關的汙染。
5.已經根據本發明開發出連續工藝，該工藝可以與產生富含碳酸鈣副產品的裝置連接。因此，最小化了由這樣副產品引起的固體廢物汙染和改進環境質量。
6.由於用於精製副產品碳酸鈣的熱處理溫度為約600℃，不要求特殊類型的鋼用於旋轉乾燥器和轉鼓加熱器。
7.熱處理提供同時除去所有主要雜質的特殊優點。因此，在精製工藝中不要求許多單元操作。
8.開發具有改進碳酸鈣亮度而不加入任何額外試劑的工藝。
權利要求
1.一種精製在工業過程中，特別是在硝酸磷肥化肥廠中產生的富含碳酸鈣副產品，用於生產高價值細分碳酸鈣的方法，該方法包括(a)在5-20kg/h的進料速率下，藉助於在10-40RPM速度下旋轉的螺杆進料器，向預熱和保持在260℃-400℃所需溫度下的旋轉乾燥器中，連續加入包含最大為25％水分和粒度為20-150微米的潮溼富含碳酸鈣副產品以除去水分達25％，揮發性物質7-8％，將作為氨氮在0.1-0.3％範圍內存在為雜質的銨化合物分解或升華，通過將傾斜角從1.0度改變到1.4度和將乾燥器的旋轉速度從1RPM改變到4RPM而具有20-30分鐘的停留時間，因此將物料出口速率從2kg/h改變到20kg/h，從乾燥器吹出釋放的水汽，揮發性物質和氨氣和將廢氣洗滌入水罐中以避免氨在該裝置周圍環境中形成粉塵和釋放，(b)通過裝配有波紋管和進料鬥的連接器/破裂器，將從乾燥器流出的物料加至預熱和保持在500℃-600℃所需溫度下的轉鼓加熱器中和分解或升華硝酸鹽雜質0.05-0.1％(為硝態氮)，通過將傾斜角從1.0度改變到1.4度和將旋轉速度從1RPM改變到4RPM允許該物料在轉鼓加熱器中保持30-90分鐘的停留時間，(c)允許轉鼓加熱器出口物料冷卻以在環境溫度下，在與轉鼓加熱器出口速率同步的出口速率，即2-20kg/h下得到精製物料，(d)在針盤/磨盤磨粉機裡進行研磨到1-20微米的微粒尺寸，(e)在料漿罐中分散細分的碳酸鈣以獲得40-55wt％固體料漿，採用攪拌加熱料漿到小於95℃，隨後以足夠數量加入碳鏈長度為16-20個碳原子的脂肪酸衍生物或其鹽的熱(70-90℃)乳液或溶液，以在最終產品中得到3-4％總脂肪物質，允許混合物冷卻到小於50℃，其後以已知方式從混合物除去水溶性組分和分離產品，(f)乾燥和粉碎以獲得細分的塗敷碳酸鈣。
2.如權利要求1中步驟(a)所述的方法，其中通過設定螺杆進料器旋轉速度優選在5-20RPM，在5-20kg/h進料速率下將原材料副產品碳酸鈣加至旋轉乾燥器中。
3.如權利要求1中步驟(a)所述的方法，其中優選在250℃-350℃範圍內通過間接加熱而預熱該旋轉乾燥器。
4.如權利要求1中步驟(a)所述的方法，其中將該旋轉乾燥器設定在1.08-1.4度的傾斜角和優選在2-3RPM的殼旋轉速度。
5.如權利要求1中步驟(a)所述的方法，其中用於熱處理的停留時間是20-30分鐘。
6.如權利要求1中步驟(b)所述的方法，其中通過裝配有進料鬥和波紋管的連接部分，將從旋轉乾燥器流出的出口物料加至由間接加熱預熱到550℃-600℃的轉鼓加熱器中。
7.如權利要求1中步驟(b)所述的方法，其中在轉鼓加熱器中用於熱處理的停留時間優選為30-45分鐘。
8.如權利要求1中步驟(c)所述的方法，其中允許從旋轉加熱器流出的熱物料通過具有在5-15RPM下旋轉的螺杆輸送器的水夾套物料冷卻器以得到小於35℃的物料出口溫度。
9.如權利要求1中步驟(c)所述的方法，其中物料出口速率優選為5-15kg/h。
10.如權利要求1中步驟(d)所述的方法，其中將來自冷卻器的出口物料研磨以降低粒度在10-20微米之間。
11.如權利要求1中步驟(e)所述的方法，其中將該細分碳酸鈣分散在水中以獲得45-55％(重量/體積)料漿，採用連續攪拌加熱到85-95℃和與單獨製備的硬脂酸衍生物的熱(85-95℃)乳液混合，採用連續攪拌允許冷卻到20-45℃，以獲得含有脂肪物質的2-3.5wt％塗料。
12.如權利要求1中步驟(f)所述的方法，其中該細分碳酸鈣具有表2給出的性能，它適於作為橡膠，油漆，PVC，塑料等中的填料。
13.如權利要求1-11所述的方法，其中不加入任何另外的試劑改進產品的亮度或白度。
14.如權利要求1-11所述的方法，其中開發用於生產適於商業應用的碳酸鈣的石灰石的替代來源。
15.如權利要求1-11所述的方法，其中該方法在硝酸磷肥化肥廠中是環境友好的。
全文摘要
通過採用熱處理的精製步驟，粉碎和使用脂肪酸或其衍生物的乳液進行塗敷，從富含碳酸鈣的硝酸磷肥化肥廠的副產品生產適於工業應用的細分碳酸鈣的環境友好方法。
文檔編號B01D7/00GK1484616SQ01816284
公開日2004年3月24日 申請日期2001年10月31日 優先權日2001年10月31日
發明者R·V·賈斯拉, P·M·奧扎, R·S·索馬尼, J·R·丘那瓦拉, M·V·謝斯, V·V·撒卡, Y·M·巴黑卡, J·艾耶爾, V·B·帕特爾, , R V 賈斯拉, 丘那瓦拉, 奧扎, 巴黑卡, 帕特爾, 撒卡, 索馬尼, 謝斯 申請人:科學和工業研究會, 古吉拉特訥爾默達流域肥料有限公司