بمنظور تولید کربنات کلسیم در حجم انبوه و عمده بیش از ده خط تولید بزرگ در گروه صنعتی کارخانجات آروشا مورد بهره برداری قرار گرفته است ، همچنین تهیه مرغوب ترین سنگ کربنات کلسیم با درجه خلوص بالا از معادن کوه های الیگودرز به بهبود کیفیت پودر کربنات کلسیم آروشا کمک موثری نموده است .
تولید کربنات کلسیم
کربنات کلسیم رسوبی درواقع کربنات کلسیمی است که به شیوه هاي شیمیایی و با خلوص بالا تولید می گردد.
به همین دلیل به آن کربنات کلسیم سنتزي نیز می گویند .
این محصول یکی از مواد پر مصرف درصنایع غذایی و دارویی می باشد .
روش هاي زیادي براي تولید کربنات کلسیم ازمنابع مختلف در متون شیمی و مهندسی شیمی گزارش شده است.
اما روش متداول پیشنهادی کارخانه پودر سنگ آروشا ، تولید کربنات کلسیم رسوبی با استفاده از دانش گاز دي اکسید کربن در شیر آهک می باشد.
بر پایه این روش و جهت دستیابی به دانش فنی تولید کربنات کلسیم در ایران پارامترهاي مختلف مانند غلظت شیر اهک، دما ، فشار و زمان واکنش …. مورد بررسی قرار گرفته است.
بعد از حصول شرایط بهینه، از ساکاروز (sucrose ) به عنوان یک عامل پراکنده کننده (agent dispersing) و حذف کننده ناخالصی ها استفاده شده است.
اثر هیدروکسید کلسیم بر گاز CO2 به شیوه کربناسیون (Carbonation ) معروف است که در آن ذرات هم اندازه و متحدالشکل با درجه خلوص بالا تولید می شود.
تشریح کلی روش کربناسیون
مراحل تولید در این روش شامل بخش هاي زیر است:
۱-کلسینه کردن سنگ آهک
CaCO 3 ==> CaO + CO2
۲ -تصفیه گاز CO2 حاصل
۳- هیدراته کردن و تصفیه شیرآهک
۲( CaO + H2O ==> Ca (OH
۴- کربناته کردن
Ca(oh)2 + Co2 ==> CaCo3 + H2o
۵ -خشک و آسیا کردن
[irp]کلسیناسیون سنگ آهک
سنگ آهک پس از خردایش اولیه براي عمل کلسیناسیون وارد کوره می شود.
واحد خردایش باید به صورتی تنظیم و طراحی شود که نرمه در ورودي کوره به حداقل رسانده شود.
CaCO3 ==> CaO + CO2
معمولا در دماي ۹۰۰ درجه سانتی گراد فشار جزئی گاز CO2 در سنگ آهک با فشار محیط برابر شده و گاز CO2 از سنگ آهک خارج می شود .
در طراحی واحد کلسیناسیون پارامترهاي موثر عبارتند از: دانه بندي ورودي، دماي کوره، زمان ماند در کوره و فشار محیط
کوره هاي متنوعی براي کلسیناسیون سنگ آهک استفاده می شود:
– کوره افقی دوار براي تولید آهک فعال – کوره هاي عمودي تولیر آهک فعال
هیدراته کردن و تصفیه شیر آهک
در این مرحله واکنش زیر شکل می گیرد :
۲( CaO + H2O ==> Ca (OH
آهک فعال تمایل زیادي براي واکنش با آب دارد.
گرماي زیادي در حین واکنش آزاد می شود.
در استاندارد ۱۱۰-C آمریکا به روشی براي تعیین درجه فعالیت آهک (CaO) در واکنش با آب اشاره شده است که از پارامترهاي مهم در طراحی این فرآیند می باشد.
روش ها و دستگاه هاي مختلفی براي هیدراته کردن آهک وجود دارد
که به خلوص شیمیایی آهک فعال، دانه بندي اولیه آن، درجه فعالیت آهک و احتیاجاتی که براي محصول نهایی وجود دارد، وابسته می باشد.
روشهای هیدارته کردن
الف) فرآیند هیدراته کردن طبیعی (خشک) (Process Hydration Normal)
در این روش نسبت آب و آهک را به صورتی تنظیم می کنند که دماي آب در فشار اتمسفر به حدود ۱۰۰ درجه سانتی گراد در هنگام واکنش برسد.
مزیت این روش درصد بسیار کم آب در محصول است که فرآیند تغلیظ و فیلتر کردن را محئوئ می کند این معمولا وقتی استفاده می شود که خوراك آهک پخته درجه فعالیت کمی دارد یا محصول با ظرفیت انبساط کم خواسته شده باشد.
محصول این روش به آهک هیدراته نوع N معروف است.
ب) فرآیند هیدراته کردن تحت فشار (Process Hydration Pressure)
در این روش آهک فعال و آب در فشار بخار ۱۰ atm و دماي حدود ۱۸۰ درجه سانتی گراد باهم واکنش می دهند.
محصول نهایی خشک و آسیا می شود و با کلاسیفایر هوایی دانه بندي می شود.
محصول این روش به آهک هیدراته نوع S معروف است.
ج) هیدراته کردن آهک به روش ترکشی (Slaking)
در این فرآیند بسته به مقدار آب و آهک دماي واکنش تنظیم می شود.
این دما معمولا کم تر از حدود ۹۰ درجه سانتی گراد می باشد .
کاهش دماي واکنش، دانه بندي آهک هیدراته محصول افزایش و سرعت واکنش و ویسکوزیته آن کاهش می یابد.
براي تولید PCC معمولا از این روش استفاده می کنند. ذرات ناخالص را با سرند و یا به وسیله ته نشینی از آهک هیدراته که به صورت سوسپانسیون در آب می باشد، جدا می کنند تا ذرات شن و درشت وارد مرحله کربناسیون نشود.
کربناته کردن (Carbonation)
مهم ترین قسمت تولید کربنات کلسیم رسوبی (PCC ) که در آن واکنش زیر در حضور آب صورت می گیرد، در راکتوري به نام کربناتور انجام می شود.
Ca(oh)2 + Co2 ==> CaCo3 + H2o
گاز CO2 را می توان از واحد کلسیناسیون دریافت کرد. در این راکتور که مجهز به همزن می باشد، گاز CO2 به صورت حباب به داخل کربناتور فرستاده می شود و با آهک هیدراته که به صورت سوسپانسیون می باشد واکنش می دهد.
در طول واکنش PH از حالت بازي (۱۳≈ ) به PH خنثی (۸ -۷ ) می رسد. لذا کنترل PH براي آگاهی از پیشرفت واکنش لازم می باشد. اندازه دانه هاي محصول که به صورت کریستال هاي کلسیت یا آراگونیت هستند، به وسیله دماي واکنش، غلظت مواد و سرعت واکنش کنترل می شود .
خشک و آسیا کردن
در این مرحله کربنات کلسیم رسوب کرده در راکتور، فیلتر و خشک می شود
بعد از خشک کردن، محصول را آسیا می کنند تا دانه هایی که در مرحله خشک کردن آگلومره شده اند از هم جدا شود سپس محصول بسته بندي شده و به بازار عرضه می گردد.
رسیدن به درجه خلوص بالاتر
بررسی تغییرات غلظت شیر آهک:
مطالعات نشان داده است که در غلظت هاي کم کربنات کلسیم با میانگین قطر ذره کم تر و خلوص بهتر به دست می آید.
ولی کار کردن با این غلظت ها در مقیاس بالاتر از نظر اقتصادي مقرون به صرفه نیست.
در غلظت هاي بالاتر به جهت تراکم زیاد هیدروکسید کلسیم در حلال آن و همچنین نفوذ ناپذیر بودن گاز دي اکسید کربن در میان یون هاي هیدروکسید کلسیم
سبب تولید محصولات با خلوص کم تر می شود بنابراین در از لحاظ فنی و اقتصادي در مقیاس بالاتر، شرایط بهینه براي شیر آهک؛ غلظت ۲۰ % می باشد.
بررسی تغییرات دما:
مطالعات نشان داده است که میزان حلالیت گاز دي اکسید کربن در آب در دماهاي کم تر بیشتر است ولی در دماي صفر درجه به جهت اینکه شیر آهک داراي یک حالت نیمه جامد می باشد سبب نفوذ ناپذیري گاز دي اکسید کربن می شود.بنابراین بهترین شرایط دمایی براي به دست آوردن کربنات کلسیمی با خلوص بالا، محدوده دمایی ۱۰ تا ۲۵ درجه سانتی گراد می باشد.
بررسی تغییرات فشار:
در صنعت بالا بردن فشار نسبت به کاهش دما مقرون به صرفه به نظر می رسد بنابراین در شرایط دمایی بالا می توان واکنش را تحت فشار بالا انجام داد و به محصولاتی با خلوص زیاد دست یافت .
استفاده از ساکاروز به عنوان یک عامل پخش کننده:
به افزودنی هاي زیادي در منابع به عنوان عامل پراکنده کننده جهت دسترسی به محصولاتی با میانگین قطر ذره کوچک تر و خلوص بالاتر همراه با حذف ناخالصی ها اشاره شده که در بیشتر آن ها از ساکاروز و استر اسید هاي چرب آن استفاده شده است.
ساکاروز یا α–D –گلوکوپیرانوزیل – β–D –فراکتو فورانوزید همان طور که ساختمان آن در شکل زیر نشان داده شده، یک دي ساکارید است که از D –گلوکوزیل و D –فراکتوزیل تشکیل شده است. حلالیت آن در آب در حدود ۲٫۷ گرم بر یک گرم آب در دماي ۲۵ درجه سانتی گراد است.
در صورت احداث واحد تولید کربنات کلسیم رسوبی و جایگزینی آن به جاي پودر میکرونیزه کربنات کلسیم در محصولاتی از قبیل صنایع کاغذ سازي و لاستیک سازي شاهد بهبود کیفیت بسیار فاحش در این محصولات خواهیم بود.
بدلیل مواد اولیه ارزان قیمت ، تولید این ماده در ایران از ارزش افزوده بسیار خوبی برخوردار است .
و امکان صادرات محصول تولیدي وجود دارد .
فرآیند تولید محصول کربنات کلسیم رسوبی
چهار روش براي تولید کربنات کلسیم شیمیایی رسوبی :
الف) روش اثر هیدروکسید کلسیم بر بی کربنات سدیم
Ca(OH)2 + Na2CO3 ==>CaCO3 + 2 NaOH
در این روش در محصولات، سود همراه کربنات کلسیم وجود دارد .
خالص سازي محصول هزینه زیادي در بر خواهد داشت.
ب) اثر کلرور آمونیوم بر هیدروکسید کلسیم و سپس واکنش کربنات سدیم با کلرور کلسیم حاصل از واکنش:
Ca(OH)2 + 2 NH4CL ==> CaCL2 + 2 NH3 + 2 H20
CaCL2 + Na2CO3 ==> CaCO3 + 2 NaCL
در این شیوه نیز به همراه تولید کربنات کلسیم موادي مانند کلرور کلسیم، آمونیاك و کلرور سدیم ایجاد می شود.
مواد اولیه عمل نکرده مانند کلرور آمونیوم و کربنات سدیم نیز همراه محصول اصلی وجود دارد.
تخلیص PCC از سایر مواد در این شیوه بسیار پر هزینه و گران تر از روش اول است.
ج) اثر کربنات آمونیوم بر نیترات کلسیم :
Ca(NO3)2 + (NH4)2CO3 ==> CaCO3 + 2 NH4NO3
در این شیوه نیز مانند روش الف، هزینه خالص سازي و جداسازي PCC پر هزینه است.
د) اثر هیدروکسید کلسیم بر گاز CO2:
Ca(oh)2 + Co2 ==> CaCo3 + H2o
سه روش اول به علت ایجاد محصولات جانبی که هزینه هاي جداسازي را افزایش می دهد،
نسبت به روش چهارم گران تر هستند .
چهارمین روش در دنیا به عنوان روش برتر شناخته شده و غالب کارخانه ها از این روش استفاده می کنند.
روش چهارم به شیوه کربناسیون (Carbonation) معروف است که در آن ذرات هم اندازه و متحد الشکل با درجه خلوص بالا تولید می شود.
کارخانه تولید پودر کربنات کلسیم
بزرگترین مرکز مجهز تولید مکانیزه پودر کربنات کلسیم در ایران با عنوان گروه صنعتی آروشا در حال فعالیت می باشد.
مشتریان محترم انواع پودر کربنات کلسیم جهت مصارف صنعتی می توانند بهترین پودر کربنات کلسیم مورد نیاز خود را از طریق این پایگاه اطلاع رسانی خریداری نمایند.
- مدیر فروش
- تلفن تماس
- تلفن پشتیبانی
- کانال تلگرام
- ارتباط تلگرامی
- ارتباط واتس اپ
- ایمیل
- دفتر مرکزی
مهندس رحیمی
قم – ابتدای جاده اراک – نرسیده به مرکز معاینه فنی
