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技術文獻
摘 要：碳酸鈣行業發展迅速，隨著國家環保、安全要求的提高，新、舊企業面臨改革，廠區的設計、工藝過程的設計尤為重要?？紤]國家政策、行業要求，工藝設計關鍵在三個反應過程工序。
關鍵詞：輕質碳酸鈣；工程設計；國家政策；工藝要點；
概述
一個項目、一個工廠的建設，必須經過可行性論證，整體規劃，經過環境、節能、安全評價，經過工藝設計及土地設計方能實施。其中設計是項目建設的靈魂，對項目起著決定性的作用，決定著工廠的現代化水平，決定企業的運行成本。
中國碳酸鈣工業自上世紀80年代改革開放以來，發展較快，生產企業由幾十家發展到幾百家，特別是2000年后，形成了河北井陘、山東淄博、浙江衢州、安徽池州等碳酸鈣產業集群地區。生產規模（基本規模）也由1萬噸/年發展到5萬噸/年，工業裝備亦更新了三代。但由于碳酸鈣行業沒有專業的設計院，而企業大多以民營投資為主，造成大多數企業沒有規范的規劃和設計，一個地區企業之間相互參照建設，重設備選擇，輕工藝設計，造成工藝布局嚴重不合理，生產工藝環節能力不匹配，環保、安全、消防功能不全。隨著國家環保、安全整治力度的加大，很多企業在環保、安全方面很難達標，造成前期節省投資、后天改造浪費的局面，有些企業綜合下來根本沒有盈利。因此，投資建設一個新企業，做到科學的規劃，規范的工藝設計在當前淘汰落后企業，企業轉型升級的特殊時期尤為重要。
結合三十多年碳酸鈣裝備的研究制造、多家碳酸鈣企業的規劃設計經驗，淺談輕質碳酸鈣生產工藝的幾個設計要點。
1 企業規模及產品方案的規劃原則要點
投資建設一個新廠，要充分考慮以下幾點要求：
1）充分考慮國家及項目所在地的產業政策及行業發展的符合性；
2）充分考慮項目產品品種的市場適應性及競爭性（真正的做好市場調研，如銷售的成、制造成本、銷售量及持續性），以確定品種及規模；
3）充分考慮原材料的可得性，以及數量、品質的穩定性，以保障持續發展；
4）充分考慮產品環境的相容性，三廢的綜合利用，以滿足環境與持續發展的要求；
5）充分考慮本身的資金籌措能力，項目投產后的管理，實事求是對項目的功能性、盈利性、社會性考慮，以保障企業持續發展。
2 輕質碳酸鈣生產工藝設計的主要內容
一個化工廠的設計，包括工藝設計，土建設計，上、下水管道設計、通風、采暖設計，安全、環保、消防設計，電力及儀器儀表設計等等。
2.1化工工藝設計
輕質碳酸鈣建廠化工工藝設計包括：
1） 原料路線及技術路線選擇；
2） 工藝流程設計；
3） 物料衡算；
4） 能量衡算；
5） 工藝設備選型與設計；
6） 工藝布置總體布置設計；
7） 管路、電路、儀器、儀表布置設計；
2.2土建設計
輕質碳酸鈣建廠土建設計包括：
1） 廠房及附屬廠房的設計；
2） 設備基礎、道路、綠化帶的設計；
3） 公用工程（供電、給排水、采暖、通風等）設計；
4） 消防、安全設計。
3 輕質碳酸鈣生產工藝設計要點
輕質碳酸鈣的生產工藝設計要點，關鍵在于三個反應過程。
3.1石灰煅燒質量與石灰窯選型
在原料石灰石滿足工藝要求的基礎上，煅燒出質量優等的石灰，是碳酸鈣生產的關鍵之一，輕質碳酸鈣生產要求的石灰，除了其化學、物理指標達到要求外，應白度好、活性高、體積收率小、易消化。節能、環保的石灰窯的選型要點如下：
1）依據企業生產能力選擇窯型及規格，生產能力一般按石灰窯產能的85%選擇規格型號；
2）依據企業所在地能源選擇窯型；
3）依據投資能力選擇窯型，輕質碳酸鈣是基礎化學品，利潤空間較窄，石灰窯是項目投資較多的設備，有些先進的窯型投資過大，不適宜輕質碳酸鈣，在滿足窯氣、石灰質量、節能、配套環保設施達標的前提下，應選擇投資小的石灰窯；
4）石灰窯的工藝指標要滿足：窯氣中二氧化碳含量不小于32%，生、過燒率不大于5%，配料、進料、出灰全部自動化，燃料消耗達到行業規定指標；
5）煅燒工序達到清潔生產，粉塵、噪音等達標；
6）目前國內單窯輕質碳酸鈣生產能力在5萬噸/年~10萬噸/年，考慮到輕質碳酸鈣生產線各工序設備能力匹配及生產產品品種調整，以及設備的維護保養，宜選用5萬噸/年配一座機械化石灰窯；
7）石灰煅燒窯型按能力選擇原則： 產灰＜300噸/天，選用機械化石灰窯；產灰300~600噸/天，可選用雙膛窯、梁式窯、套筒窯；產灰＞500噸/天，選用回轉窯；
3.2石灰消化、精制與陳化
石灰消化是氧化鈣與水反應生成氫氧化鈣的過程，在工業生產石灰消化是不完全的，需要經過精制和陳化。有些企業只是將石灰消化，去除雜質后即去碳化，這樣的處理工藝在后續干燥后得到的碳酸鈣堿度一般較高，即出現“返堿”現象。并且不經過精制與陳化，也會直接影響碳酸鈣的白度、細度、堿度及沉降體積。
1）化灰：熱水化灰，消化時間短，有利于形成顆粒精細灰乳。操作時，要依據工藝要求、掌握好灰水比，石灰入料要均勻，采用自動化控制。
2）精制：采用三級精制+一級洗渣，即二級旋液分離器與一級濾
漿篩組合成模塊式工藝，洗渣可回收氫氧化鈣，也解決了排渣的環境問題；
3）陳化：精制后的灰乳需進行陳化，使氫氧化鈣懸浮液粒徑均勻一致，微小的粒子全部轉化為氫氧化鈣，這樣的漿液入碳化塔后，生成的碳酸鈣粒徑 相對均勻，不會產生返堿現象。陳化槽采用大容積加攪拌結構，一是可以加快陳化速度，二是減少漿液的熱損失，三是能有效防止氫氧化鈣 包裹氧化鈣，使得進入碳化塔的精漿穩定，有利于規?；a。
3.3氫氧化鈣碳化
碳化反應是整個輕質碳酸鈣生產工藝的核心，要求碳化反應越快越好，這就要求二氧化碳的濃度和壓力、漿液的濃度和溫度，二者在一個合適的范圍下反應，即可得到品質較好的碳酸鈣，同時運行成本較低，其工藝設計控制要點為：
1）窯氣需經多級凈化、去除灰塵等雜質及二氧化硫、煤焦油等，二氧化碳的純度直接影響產品的白度。選用窯氣凈化裝置還要與壓縮機（或其他氣體輸送設備）的規格相匹配，同時要有一定的操作彈性，以適應石灰窯產生窯氣的不穩定性；
2）控制石灰窯的操作，以使二氧化碳的濃度保持相對穩定；
3）控制進入碳化塔的精漿濃度、溫度的穩定性；
4）合理選擇碳化塔的高徑比；
5）選擇與碳化塔相匹配的窯氣輸送設備；
6）碳化塔選擇合理的氣體分布器，并增加攪拌功能。在不增加動力的情況下，塔內設置氣動攪拌噴嘴，可增大氣液接觸面積，有效降低碳化過程碳酸鈣對氫氧化鈣的包覆，同時有利于增大二氧化碳的吸收率；
7）加裝在線PH值檢測儀；
8）碳化塔排放的尾氣不得直接排空，進行回收。
4 其他工藝設計要點
除了三個反應工序之外，輕質碳酸鈣生產過程還有脫水工序、干燥工序、粉體輸送、包裝工序等，其設計要點如下：
1）脫水工序注重熟漿濃度及溫度，濃度低時，應增加增濃裝置，有傳統增濃池、斜板增濃器、陶瓷膜增濃等。采用斜板增濃器，動力消耗小，不堵塞；
2）窯氣洗滌水、脫水工序后的母液、干燥尾氣洗滌水，要綜合循環利用；
3）各工藝管線設計要盡量平直，路線短，減少彎頭，閥門選擇合理，以減少阻力，降低長期運轉的各泵及風機的運轉費用；
4）干燥后粉體輸送選用密閉輸送設備，大規模生產企業可選用氣體輸送，減少車間粉塵漂??；
5）各粉塵產生點，如石灰窯原料輸送、石灰消化、干燥篩分及包裝，要依據生產能力，合理布局，除增加主設備的密封性外，要設計選擇合適的除塵設備；
6）運轉設備，電機配置均要求符合國家節能電機；
7）原料、燃料分區堆放，不得露天堆放，應加輕鋼棚，防止產生粉塵；
8）工藝過程產生的廢渣，集中設置廢渣池堆放，并增加防雨、防風、防滲漏措施；
9）物流與人行安全通道符合規范要求，廠區內道路設置符合工廠內運輸需要；安全設施及操作人員規程位置醒目；
10）生產廠房內各種管線安裝要整齊，盡量減少交叉；配電室設置在用電負荷大的設備附近，減少線損；各操作點、照明設計符合安全規范要求；
11） 設計要留出一定的發展空間。
5 綜述
我們國家對安全、環保越來越重視，隨著新的政策的不斷實施，碳酸鈣產業亦將面臨改型升級，同時將發生三個變化，一是碳酸鈣工業將由沿海地區向有資源優勢的中西部轉移發展，二是關閉落后的、小的、散的碳酸鈣企業，規?；?、管理規范化企業得到發展，三是現有一定規模企業要改造升級。因此，原廠區技術改造及新建企業一定要進行科學規劃，規范設計，才能使企業環保達標，各項要求達標，且管理運行成本降低，可持續發展。
文章來源：中國碳酸鈣網
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