中国粉体网讯 石灰石深加工是资源高效利用,产业可持续发展的大趋势。尤其是活性氧化钙、大比表氢氧化钙、纳米钙、轻钙等高附加值产品在环保、化工、建材、能源等诸多行业有广泛应用。
此外,近几年石灰产业结构不断向低碳、环保方向优化,低端产能退出与置换趋势愈发明显,原来粗放性加工往精细化方向发展,由散小乱往规模化方向发展已经是行业共识。
活性氧化钙
目前,我国石灰行业生产技术参差不齐,仍存在一些落后的石灰生产工艺,整个生产过程基本靠人工完成,生产规模小,产品能耗高,质量差,生产环境脏、乱、差,不仅造成资源的浪费,对生态环境也造成破坏。
相关研究指出,严格控制锻烧时间和温度,避免石灰石锻烧过程中产生生烧、过烧现象,采用气体燃料替代固体燃料,提高入窑原料、气体燃料质量,配合自动化智能燃烧等技术,可以很好把控活性石灰的质量。
杨永和等研究表明,在各种煅烧活性石灰的工艺装备中,采用带竖式预热器和竖式冷却器的回转窑是目前生产活性石灰产品质量最佳、最先进的生产设备,其生产的活性石灰具有活性度高、气孔率高、反应速度快等诸多优点,可广泛应用于钢铁、电石、氧化铝、造纸、有色金属冶炼、化工等行业,为其工业生产提供优质熔剂。
大比表氢氧化钙
氢氧化钙是非常重要的化工原料,由于自身的碱性、抗菌作用及对CO2、SO2的吸附作用等特性可广泛用于建筑、食品、医药、塑料、造纸、石油添加剂等行业,是当前常用的吸附剂与烟气处理材料。
工业上制备氢氧化钙常以生石灰(CaO)为原料,通过干法或湿法工艺获得不同性能的Ca(OH)2产品。干法消化工艺是将生石灰投放到消化器中与定量的水相互作用而进行消化反应,此反应为放热反应,随着反应的进行温度逐渐升高,对制备得到的Ca(OH)2产品可以起到烘干作用,又因为干法消化时加入的水量较少,所以最后制得的Ca(OH)2产品无需脱水烘干处理就可以直接封装销售。干法消化反应过程中组织结构发生变化使Ca(OH)2形成质地疏松的粉末,体积增大为原体积的1.5~2.0倍,产物和原料流动性较好,所以干法消化工艺可以在水灰比(水与石灰质量比)较低的条件下实现生石灰的高转化率反应。
近年来针对干法的研究越来越多,超细粉末国家工程研究中心针对比利Lhoist公司氢氧化钙产品展开研发,2022年大比表氢氧化钙产品工业试生产获得成功,纳米钙基脱硫剂适用于多种工业场景。据了解,大比表氢氧化钙的比表面积通常是40m2/g(BET),比标准熟石灰高两倍,孔隙体积通常是0.20cm3/g(BJH),而标准熟石灰一般是0.08cm3/g。这些特质使该材料可以比标准水合物明显更有效地清除酸性气体。近几年,杨永和主导设计完成落地多个氢氧化钙项目,具备丰富的产品设计、窑炉设计经验。
纳米碳酸钙
纳米碳酸钙(Nano⁃CaCO3)是指粒径介于1~100nm之间的碳酸钙微颗粒聚集体,粒子超细化导致晶体结构和表面电子结构改变,产生普通粒子不具有的表面效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应。
此外,纳米粒子通常亲水疏油,呈现强极性,在有机介质中难以均匀分散,与基料无结合力,需通过对纳米碳酸钙表面进行改性,消除高表面势能,调节表面亲水性,改善与有机聚合物基料间的润湿性与结合力。纳米技术和表面改性技术增添了新的内涵和功能,极大的提升了碳酸钙应用价值。
在塑料生产中,粒径大于5微米的轻质碳酸钙仅仅起增容增重的作用,0.1~1微米的碳酸钙则有半补强的作用,而粒径小于0.1微米的纳米碳酸钙有明显的补强作用。
表面经过特殊树脂酸木质素处理的纳米碳酸钙,广泛应用于高档胶印油墨体系和高档橡胶体系作为功能性填料,是目前纳米碳酸钙应用中技术含量和附加值比较高的品种,其技术和市场一直为日本和北美等一些厂家所垄断。超细粉末国家工程研究中心研发的半透明油墨钙平均粒径在60nm左右,是树脂型油墨中最普遍使用的产品,它易分散,具有良好的耐磨性,可以改善油墨流动性和流平性等。超细粉末国家工程研究中心研发的透明油墨钙的平均粒径在30nm左右,用于树脂型亮光胶印油墨中,具有高透明、高光泽、卓越的弹性和极好的印刷适用性。
2025年4月10-11日,由中国粉体网主办的第四届全国碳酸钙产业高值化发展交流大会将在安徽·池州举行,届时超细粉末国家工程研究中心副总工程师杨永和教授将在大会上作《石灰岩深加工产品、设备与工艺》主题报告,分析石灰石深加工过程、产业路线和市场,并对产品的质量控制及机理进行阐述。
专家介绍
杨永和毕业于华东理工大学,高级工程师,目前任职单位:华东理工大学超细粉末国家工程研究中心
杨永和,华东理工大学超细粉末国家工程研究中心副总工程师,超细粉末国家工程研究中心浙江分中心、建德华明科技有限公司法人,历任安徽华明超细新材料科技有限公司董事、总经理,上海和撷化工科技有限公司总经理,湖北国鼎纳米新材料副总经理,总工程师。
参与和主导多个碳酸钙项目的研究开发及产业化工作,取得多项科技成果。其主导研发的高档胶印油墨用透明级纳米碳酸钙以及硅橡胶用纳米碳酸钙、溶剂型油墨用透明级纳米碳酸钙都是国内首创,获得广泛的社会和经济效益,并获多项国家专利。
代表性项目:
(1)硅橡胶用纳米碳酸钙制备技术,上海市高新技术成果转化项目;
(2)功能性聚烯烃纳米母粒项目,上海市科技成果奖;
(3)高档胶印油墨用纳米碳酸钙的合成及产业化,上海市科技成果奖;
(4)橡塑用纳米活性碳酸钙制备技术,上海市科技成果奖;
(5)橡塑用SP-200超细活性碳酸钙,上海市优秀新产品。
进入超细粉末国家工程研究中心浙江分中心工作以来根据分中心科研成果,主导设计完成工业工程化典型项目:
(1)180万吨纳米碳酸钙深加工项目,湖北黄岗
(2)10万吨纳米碳酸钙、20万吨高比表面积氢氧化钙、100万吨氧化钙深加工项目,广西玉林
(3)5万吨纳米碳酸钙、10万吨氢氧化钙深加工项目,河北邯郸
(4)5万吨高端纳米碳酸钙、10万吨比表面积氢氧化钙,20万吨高活性氧化钙项目,浙江建德
(5)10万吨纳米复合新材料项目,浙江建德
(6)5万吨纳米碳酸钙、10万吨高比氢氧化钙、20万吨高活性氧化钙项目,四川巴中
参考来源:
杨永和:石灰石深加工产品及工艺,超细粉末国家工程研究中心
杨永和:高档胶印油墨用透明级纳米碳酸钙的生产及应用技术,超细粉末国家工程研究中心
杨永和:高比表面积氢氧化钙项目介绍,超细粉末国家工程研究中心
张哲轩:纳米碳酸钙———生产、改性和应用,北京交通大学
刘越:石灰石干法制备高性能氢氧化钙的工艺及应用研究,沈阳化工大学
(中国粉体网编辑整理/昧光)
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