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1 碳酸钙工业概述1

1.1 碳酸钙工业历史和现状1

1.1.1 世界碳酸钙工业的发展历史和现状1

1.1.2 中国碳酸钙工业的发展历史和现状4

1.1.3 中国纳米碳酸钙工业的发展历史和现状6

1.2 碳酸钙的分类及其鉴别方法12

1.2.1 按生产方式分类12

1.2.2 按照是否进行表面处理分类14

1.2.3 按其专门的用途分类14

1.2.4 按照碳酸钙的不同晶型和形貌分类15

1.2.5 按粒径进行分类19

1.3 碳酸钙产品的主要技术指标20

1.3.1 普通轻钙、活性轻钙、专用纳米钙的主要质量控制指标比较20

1.3.2 沉淀碳酸钙的主要技术指标分析比较21

1.4 纳米碳酸钙与普通轻钙和活性轻钙的工艺比较28

1.4.1 工艺流程图的比较28

1.4.2 工艺条件的比较29

1.4.3 纳米碳酸钙与普通轻质碳酸钙的性能比较32

1.5 我国碳酸钙工业存在的主要问题32

1.5.1 结构与规模问题33

1.5.2 体制与技术问题34

1.6 碳酸钙工业在化学工业中的重要地位和作用35

2 纳米碳酸钙的物化性质和主要纳米特性37

2.1 纳米碳酸钙产品的物化性质37

2.1.1 纳米碳酸钙产品的物理性质37

2.1.2 纳米碳酸钙产品的主要化学性质39

2.2 纳米碳酸钙产品的主要纳米特性41

2.2.1 量子尺寸效应42

2.2.2 表面效应43

2.2.3 小尺寸效应44

2.2.4 宏观量子隧道效应48

3 纳米碳酸钙生产对原料的关键要求49

3.1 石灰石的关键要求49

3.1.1 石灰石的物理性能49

3.1.2 石灰石的主要化学成分51

3.1.3 纳米碳酸钙生产对石灰石的关键要求52

3.2 纳米碳酸钙生产对燃料的关键要求52

3.2.1 煅烧过程概述52

3.2.2 对焦炭的关键要求53

3.2.3 对无烟煤的关键要求54

3.2.4 对液体燃料的关键要求55

3.2.5 对气体燃料的关键要求56

3.3 纳米碳酸钙生产对生石灰的关键要求56

3.4 纳米碳酸钙生产对碳化气的关键要求57

3.5 纳米碳酸钙生产对工艺用水的关键要求58

4 纳米碳酸钙的关键生产技术60

4.1 生石灰生产关键技术60

4.1.1 石灰石的块度与煅烧时间、温度的关系61

4.1.2 石灰石煅烧速度与温度关系62

4.1.3 纳米碳酸钙生产对固体燃料块度的要求63

4.1.4 石灰石煅烧与风量的关系64

4.1.5 轻烧石灰与过烧石灰66

4.2 消化关键技术67

4.2.1 消化机的选择68

4.2.2 生石灰的质量对纳米碳酸钙产品质量的影响69

4.2.3 灰水比的选择70

4.2.4 消化温度的选择70

4.3 精浆陈化关键技术71

4.4 晶型导向及分散关键技术72

4.4.1 结晶导向关键技术72

4.4.2 分散关键技术74

4.5 碳化关键技术77

4.5.1 低温间歇鼓泡碳化关键技术77

4.5.2 常温连续喷雾碳化关键技术79

4.5.3 低温带搅拌器的反应釜碳化关键技术80

4.5.4 超重力反应结晶关键技术81

4.6 熟浆陈化关键技术83

4.7 表面改性关键技术84

4.7.1 表面活化改性的必要性84

4.7.2 碳酸钙分子的结构模型85

4.7.3 活性碳酸钙的结构模型示意图87

4.7.4 活化机理探讨90

4.7.5 常用的表面活性剂和改性方法91

4.7.6 表面活性剂的选择原则99

4.7.7 碳酸钙的表面处理工艺102

4.7.8 其它表面改性方法106

4.7.9 我国纳米碳酸钙表面改性技术存在的问题107

4.7.10 国内表面活化改性技术的现状108

4.7.11 我国纳米碳酸钙表面改性技术的发展方向109

4.8 干燥关键技术111

4.8.1 烘房干燥关键技术112

4.8.2 转筒烘干关键技术113

4.8.3 喷雾干燥关键技术114

4.8.4 旋转闪蒸干燥关键技术115

4.8.5 带式干燥工艺关键技术117

4.8.6 二级组合干燥关键技术119

4.8.7 二级组合干燥法的优势与不足122

5 高浓度CO2生产纳米碳酸钙的关键技术126

5.1 高浓度CO2生产纳米碳酸钙的有利条件分析126

5.1.1 高浓度CO2生产纳米碳酸钙问题的提出126

5.1.2 氮肥厂富余CO2的估算126

5.1.3 合成氨弛放气用作干燥热源129

5.1.4 高浓度CO2生产纳米碳酸钙的有利条件130

5.2 高浓度CO2联产纳米碳酸钙的工艺流程131

5.3 高浓度CO2生产纳米碳酸钙的生产技术特点132

5.4 技术经济分析133

6 生产纳米碳酸钙的三级连续加压鼓泡碳化新工艺135

6.1 三级连续加压鼓泡碳化法的局部流程示意图、说明及其分析135

6.1.1 三级连续加压鼓泡碳化法的局部流程示意图135

6.1.2 工艺流程说明135

6.1.3 工艺流程特点分析137

6.1.4 三级连续鼓泡碳化新工艺的优势与不足142

6.2 三级连续加压鼓泡碳化法的理论基础142

6.2.1 碳化反应是气—液—固［Ca(OH)2（s）］—固［CaCO3（s）］四相反应体系142

6.2.2 连续鼓泡碳化塔为拟平推流反应器143

6.2.3 碳化过程跟踪及碳化终点判断144

6.2.4 不同碳化反应阶段固体粒子的微观形态146

6.3 三级连续加压鼓泡碳化法的工艺流程146

6.4 碳化反应过程工艺条件分析148

6.4.1 温度对产品晶型和粒径的影响148

6.4.2 浆液浓度对产品晶型和粒径的影响150

6.4.3 CO2气体浓度对产品晶型和粒径的影响152

6.4.4 碳化气流量对产品平均粒径和反应时间的影响153

6.4.5 晶型导向剂的加入时间对产品晶型和粒径的影响154

6.4.6 搅拌速度对产品晶型和粒径的影响156

6.5 三级连续加压鼓泡碳化新工艺的物料衡算157

6.5.1 物料衡算说明及其计算基准158

6.5.2 物料衡算框图161

6.5.3 消化过程的物料衡算161

6.5.4 石灰乳的配制163

6.5.5 碳化过程的物料衡算164

6.5.6 活性剂的物料衡算165

6.5.7 碳化后处理工序的物料衡算165

6.5.8 主要物料衡算表166

6.6 三级连续加压鼓泡碳化新工艺的热量衡算167

6.6.1 连续消化机的热量衡算167

6.6.2 副产蒸汽的连续消化罐的热量衡算168

6.6.3 碳化塔的热量衡算170

6.6.4 带式串闪蒸二级干燥系统的热量衡算172

6.7 碳化反应过程及机理分析174

6.7.1 碳化过程的化学反应机理174

6.7.2 碳化过程化学反应机理分析176

6.8 碳化过程的传质模型——四膜模型178

6.9 连续鼓泡碳化塔的停留时间分布183

6.10 主要设备选型184

6.10.1 制冷机选型184

6.10.2 连续鼓泡碳化塔的设备计算185

6.11 主要经济技术指标187

6.11.1 生产成本估算187

6.11.2 主要生产设备188

6.11.3 分析检验仪器189

7 纳米碳酸钙与其它化工产品联合生产的关键技术190

前言190

7.1 氮肥厂联产纳米碳酸钙关键技术191

7.1.1 氮肥厂联产纳米碳酸钙可行性分析191

7.1.2 氮肥厂联产纳米碳酸钙碳化过程的化学反应机理及分析192

7.1.3 氮肥厂联产纳米碳酸钙碳化过程的碳化终点判断193

7.1.4 尿素生产过程的未反应气对碳化反应速度和产品质量的影响194

7.1.5 氮肥厂联产纳米碳酸钙的新工艺流程及流程分析195

7.1.6 氮肥厂联产纳米碳酸钙的应用前景199

7.2 电石渣联产纳米碳酸钙的关键技术199

7.2.1 引言199

7.2.2 电石渣的应用研究综述200

7.2.3 用电石渣制备碳酸钙的基本原理202

7.2.4 预处理工序203

7.2.5 电石渣联产纳米碳酸钙工艺流程示意图205

7.2.6 电石渣联产纳米碳酸钙的应用前景206

7.3 硝酸厂联产纳米碳酸钙关键技术206

7.3.1 硝酸工业概述206

7.3.2 硝酸生产的主要过程207

7.3.3 硝酸工业联产纳米碳酸钙的工艺流程示意图208

7.3.4 硝酸工业联产纳米碳酸钙的应用前景209

7.4 纯碱厂联产纳米碳酸钙的关键技术209

7.4.1 联合法制纯碱生产工艺简介209

7.4.2 纯碱厂联产纳米碳酸钙的生产工艺流程示意图与反应原理210

7.4.3 联合法制纯碱工艺中富余CO2的数量估算210

7.4.4 联合制碱工艺联产纳米碳酸钙的应用前景211

8 纳米碳酸钙生产过程质量控制关键技术212

8.1 石灰生产过程质量控制关键技术212

8.1.1 石灰石的理化性质212

8.1.2 纳米碳酸钙生产对石灰石的品质要求212

8.1.3 石灰石煅烧质量控制关键技术213

8.2 石灰消化过程质量控制关键技术214

8.2.1 石灰乳制备关键技术214

8.2.2 石灰乳精制关键技术215

8.3 碳化过程质量控制关键技术215

8.3.1 石灰乳浓度控制关键技术215

8.3.2 碳化温度控制关键技术216

8.3.3 碳化搅拌速度控制关键技术218

8.3.4 碳化反应CO2浓度、流量、压力控制关键技术219

8.3.5 碳化反应中晶种控制关键技术220

8.3.6 碳化反应添加剂的选择和控制关键技术221

8.3.7 过碳化控制关键技术222

8.4 碳化终点的指示关键技术222

8.4.1 根据电导率的变化来指示终点222

8.4.2 根据pH值的变化来指示终点223

8.4.3 根据溶液的温度变化来指示终点223

8.4.4 根据体系的压力变化来指示反应终点223

8.5 纳米碳酸钙活化改性生产过程控制关键技术223

8.5.1 活化处理方式的选择223

8.5.2 活化处理剂的选择224

8.5.3 活性剂的用量224

8.5.4 活化处理温度的选择225

8.5.5 浆液浓度的选择225

8.5.6 活化反应器的选择226

8.5.7 搅拌速度的选择226

8.5.8 活化时间的选择226

8.6 纳米碳酸钙脱水生产控制关键技术226

8.7 纳米碳酸钙干燥过程的质量控制关键技术227

9 纳米碳酸钙生产过程检验与分析关键技术229

9.1 初级原料检验与分析关键技术229

9.1.1 石灰石分析关键技术229

9.1.2 煤、焦分析关键技术234

9.1.3 水分析关键技术238

9.1.4 添加剂、活性剂及其它辅助原材料的分析245

9.2 二级原料检验与分析关键技术245

9.2.1 生石灰质量检验与分析关键技术245

9.2.2 碳化气各组分检验与分析关键技术246

9.3 中间产品检验与分析关键技术259

9.3.1 石灰乳检验与分析关键技术259

9.3.2 碳化过程碳酸钙悬乳液碳化度的测定261

9.3.3 碳酸钙滤饼及干燥过程中水分的测定262

9.4 纳米碳酸钙产品质量检验与分析关键技术262

9.4.1 纳米碳酸钙产品质量的国家标准及检测标准262

9.4.2 纳米碳酸钙产品与应用性能相关的指标的检验与分析关键技术262

9.4.3 纳米碳酸钙产品质量检验规则267

9.4.4 纳米碳酸钙产品的标志和质量证书268

9.4.5 纳米碳酸钙产品的包装、运输和贮存268

10 纳米碳酸钙应用关键技术269

10.1 纳米碳酸钙在塑料工业中应用的关键技术269

10.1.1 纳米碳酸钙填料在塑料中重要作用269

10.1.2 纳米碳酸钙填充在塑料中的关键技术271

10.1.3 纳米碳酸钙在塑料工业中的应用前景272

10.2 纳米碳酸钙在橡胶制品中应用的关键技术273

10.2.1 纳米碳酸钙填充在橡胶中作用273

10.2.2 纳米碳酸钙填充在橡胶中的关键技术274

10.2.3 纳米碳酸钙在橡胶工业中的应用前景275

10.3 纳米碳酸钙在胶黏剂、密封胶工业中应用的关键技术276

10.3.1 纳米碳酸钙用在胶黏剂、密封胶中的作用276

10.3.2 胶黏剂、密封胶中对纳米碳酸钙的几个关键技术276

10.3.3 纳米碳酸钙在胶黏剂、密封胶工业中应用的前景278

10.4 纳米碳酸钙在涂料工业中应用的关键技术279

10.4.1 纳米碳酸钙填充在涂料中的作用279

10.4.2 纳米碳酸钙在涂料工业中应用的关键技术280

10.4.3 纳米碳酸钙在涂料工业中的应用前景280

10.5 纳米碳酸钙在造纸工业中应用的关键技术281

10.5.1 纳米碳酸钙对纸张性能的影响281

10.5.2 纳米碳酸钙在造纸工业应用的关键技术282

10.5.3 纳米碳酸钙在造纸工业的应用前景285

10.6 纳米碳酸钙在油墨工业中应用的关键技术286

10.6.1 纳米碳酸钙在油墨工业中的重要作用286

10.6.2 油墨工业对纳米碳酸钙的个性化要求287

10.6.3 影响纳米碳酸钙在油墨中应用的关键技术287

10.6.4 纳米碳酸钙在油墨工业中的应用前景288

10.7 在保健食品、饲料、医药、日化中的应用289

11 纳米碳酸钙安全生产与环境保护关键技术291

11.1 纳米碳酸钙安全生产关键技术291

11.1.1 工艺过程安全生产关键技术291

11.1.2 碳酸钙生产化工单元安全技术295

11.2 碳酸钙生产的环境保护关键技术300

11.2.1 碳酸钙生产中的粉尘及其治理301

11.2.2 碳酸钙生产中的废水及其治理305

11.2.3 碳酸钙生产中的废渣及其治理307

12 纳米碳酸钙生产技术的未来展望309

12.1 碳酸钙工业依然是朝阳工业309

12.1.1 从发达国家来看碳酸钙行业309

12.1.2 从中国的角度来看碳酸钙行业发展前景311

12.2 纳米碳酸钙生产技术的发展展望312

12.2.1 管理要科学化、系统化312

12.2.2 设备要现代化、精密化313

12.2.3 人员要知识化、专业化316

12.2.4 产品要系列化、精细化317

12.2.5 活化技术要复合化317

12.2.6 干燥工序要组合化318

12.2.7 系统工程化319

12.2.8 应用研究与基础理论研究要双管齐下319

附录321

附录一 CO2在水中的溶解度321

附录二 氢氧化钙在水中的溶解度321

附录三 碳酸钙在15℃水中的溶解度322

附录四 Ca(OH)2和CaCO3的密度与质量分数对照322

附录五 常用液体的重要物理性质323

附录六 常用筛网规格型号（平织）323

附录七 干空气的物理性质（101.3kPa）324

附录八 常用气体的重要物理性质（101.3kPa）326

参考文献327