СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА МЕЛА ХИМИЧЕСКИ ОСАЖДЕННОГО Российский патент 2021 года по МПК C01F11/18 C09C1/02 C01F11/02 

Изобретение относится к производству мела химически осажденного. Основные потребляющие отрасли: целлюлозно-бумажная, пищевая, парфюмерно-косметическая, медицинская, фармацевтическая, химическая, резинотехническая, лакокрасочная и полимерная.

Известен способ получения химически осажденного мела (патент на изобретение РФ № 2390496, опубл. 27.05.2010 г.), включающий приготовление содержащей гидроксид кальция воды, обработку воды в карбонизаторе газом - диоксидом углерода или его смесью с другим газом, выведение из карбонизатора суспензии мела, выделение его из водной среды, высушивание, согласно изобретению в качестве карбонизатора используют проточный реактор, выполненный в виде цилиндрического корпуса с разделенным внутренним его пространством пористыми перегородками на две соосные продольные полости, сообщающиеся между собой через поры перегородок, в наружную полость подают под давлением содержащую гидроксид кальция воду, а во внутреннюю полость также под давлением подают газ, при этом давление в полости с газом выше давления в полости с содержащей гидроксид кальция водой. В качестве содержащей гидроксид кальция воды используют известковую воду или известковое молоко.

Недостатком известного способа является относительно невысокое качество продукции, необходимость использования большого количества карбонизаторов для обеспечения непрерывности процесса карбонизации известкового молока, а также недостаточная производительность.

Известен способ получения химически осажденного мела (патент на изобретение РФ № 2156737, опубл. 27.09.2000 г.), включающий гашение извести водой при 80-90°С, карбонизацию известкового молока с образованием меловой суспензии, отделение и сушку продукта, согласно изобретению гашение извести водой осуществляют до образования 10-14% суспензии известкового молока, перед карбонизацией суспензию известкового молока подвергают очистке, карбонизацию ведут газом известково-обжигательных печей с объемной долей диоксида углерода не менее 20%, отделение мелового продукта производят при разрежении 80-90 Па, а сушку - до достижения насыпной плотности не более 0,25-0,35 г/см³. Оптимальными условиями являются следующие: гашению подвергают известь комовую технологическую с массовой долей суммы активных оксида кальция и оксида магния в пересчете на оксид кальция не менее 70%; суспензию известкового молока подвергают очистке до достижения плотности при 20°С, равной 1,06-1,11 г/см³; газ извести обжигательных печей предварительно очищают в пылеосадительной камере, циклоне и водяных противоточных осадителях; сушку продукта осуществляют в петлевых сушилках; сушку продукта в петлевых сушилках осуществляют с помощью теплоносителя - продуктов горения природного газа; после сушки производят размол продукта. Техническим результатом изобретения является сокращение энергозатрат при одновременном повышении степени белизны мела.

Недостатками способа являются необходимость использования большого количества карбонизаторов для обеспечения непрерывности процесса карбонизации известкового молока, а также недостаточная производительность, обусловленная технологией стадии карбонизации путем барботирования диоксида углерода через известковое молоко, в которой каждый карбонизатор работает в периодическом режиме.

Задачей настоящего изобретения является создание высокопроизводительного способа производства мела химически осажденного.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении качества очистки гашеной извести за счет воздействия озоном в качестве дополнительного окислителя, позволяющего выводить в осадок окрашивающие примеси.

Заявленный технический результат достигается благодаря тому, что согласно изобретению, смешивание оксида кальция с водой ведут в присутствии озона и при большом избытки воды.

Основа заявляемого способа - это процесс приготовления карбонатных пород: обжиг, получение содержащей гидроксид кальция воды, обработку воды в карбонизаторе газом - диоксидом углерода и озоном, выведение из карбонизатора суспензии мела, выделение его из водной среды, промывку, высушивание и измельчение. Изобретение снижает себестоимость и увеличивает рыночную стоимость готовой продукции, суммарный экономический эффект соответствует снижению себестоимости на 15-25%. Это достигается улучшением основных характеристик - чистоты и белизны. Интенсификация процесса происходит за счет озонирования содержащей гидроксид кальция воды и примесей входящих в ее состав, при этом время процесса дополнительно снижается за счет наличия механических интесификаторов процесса на каждой операции от гашения извести до восстановления известкового молока, сушки готовой продукции и финального размола частиц.

Операции озонирования и механической интенсификации процесса позволяют получить продукты значительно превосходящие характиристики ГОСТ 8253-79 «Мел химически осажденный» первый сорт. Что позволяет уверенно конкурировать с международными лидерами в данной области.

Для осуществления заявленного способа используют линию, включающую в себя:

- стадию подготовки сырья (измельчение природного мела);

- стадию обжига природного мела;

- стадию генерации озона;

- стадию гашения;

- стадию карбонизации;

- стадию концентрирования углекислого газа;

- стадию сушки;

- стадию размола.

Технология производства химически осажденного мела включает в себя следующие этапы.

Добытую породу измельчают (фракция 5-10 мм) и очищают от примесей для последующей обработки - извлечение крупных железосодержащих примесей.

Кальцит нагревают в печи. При этом кальцит распадается на оксид кальция (СаО) и углекислый газ (СО2). Углекислый газ охлаждают, очищают от механических примесей и улавливают для последующего использования. Оптимальное время обжига природного мела для получения мела химически осажденного составляет 3 часа с момента достижения температуры 900°С в зоне расположения сырья.

Оксид кальция смешивают с водой и озоном для получения гашеной извести. Для исключения замедления гашения вследствие образования на поверхности известковых частиц тестообразного слоя продуктов гидратации, который препятствует доступу воды к внутренним слоям исходного зерна, процесс протекает при барботаже озоном и механической интенсификации. Оптимальное соотношение извести и воды: 11-15 масс.% негашеной извести и 85-89 масс.% очищенной воды. Для удаления основных окрашивающих примесей, влияющих на белизну и чистоту конечного продукта, проводят химическую очистку при обработке известкового молока озоном. Озон, как сильный окислитель воздействует на элементы, входящие в состав окрашивающих примесей, что может привести к переводу данных элементов из растворимого состояния в не растворимое. А это, в свою очередь, позволит вывести их в осадок, от которого известковое молоко отделяется на фильтрации. Генерируемый озон подается в технологический процесс, концентрация назначается от химического состава сырья и требований к конечному продукту.

От гашеной извести отделяют посторонние примеси - с использованием принципа вибро-сепарации.

Гашеную известь обрабатывают углекислым газом, полученным ранее. В результате реакции карбонизации мел химически осажденный выпадает в осадок.

От мела химически осажденного отделяют примеси путем проведения дополнительной промывки.

После накопления необходимого объема мелового молока, его направляют на пресс фильтр. Пресс фильтр позволяет наиболее полно отделить воду из фильтруемой среды. Далее мел после пресс фильтра попадает в реактор отмывки. Для фильтрации мелового молока после стадии карбонизации выделена одна единица пресс фильтров, а для фильтрации мелового молока после отмывки две. Далее влажный мел проходит стадию сушки при температуре до 200°С, длительность процесса зависит от исходной обводненности продукта, сушку осуществляют до массовой доли влаги менее 1%.

Готовую меловую суспензию сушат, измельчают и упаковывают.

Изобретение может быть использовано в целлюлозно-бумажной, пищевой, парфюмерно-косметической, медицинской, фармацевтической, химической, резинотехнической, лакокрасочной отраслях промышленности. Способ производства мела химически осажденного включает измельчение кальцита и нагревание его в печи. Оксид кальция, полученный в результате нагрева кальцита, смешивают с водой для получения гашеной извести в соотношении 11-15 масс.% оксида кальция и 85-89 масс.% воды. Смешивание оксида кальция с водой сопровождают барботажем озона через известковое молоко с механической интенсификацией. Далее проводят фильтрацию от примесей, обработку гашеной извести углекислым газом с получением в осадке химически осажденного мела, сушку и размалывание. Изобретение позволяет повысить чистоту и белизну химически осажденного мела за счет удаления окрашивающих примесей из гашеной извести.

Способ производства мела химически осажденного, включающий измельчение кальцита, нагревание кальцита в печи, смешивание оксида кальция, полученного в результате нагрева кальцита, с водой для получения гашеной извести в соотношении 11-15 масс.% оксида кальция и 85-89 масс.% воды, фильтрацию от примесей, обработку гашеной извести углекислым газом с получением мела химически осажденного в осадке, сушку и размалывание, отличающийся тем, что смешивание оксида кальция с водой сопровождают барботажем озона через известковое молоко с механической интенсификацией.