La modificación ligera del carbonato de calcio mejora sus propiedades para usos industriales específicos. Esta modificación puede realizarse mediante diversas técnicas, como el tratamiento superficial y la adición de aditivos funcionales. Estos mejoran propiedades como la dispersibilidad, la estabilidad y la compatibilidad con otros materiales.
La piedra caliza se utiliza para producir carbonato de calcio ligero. Se calienta para obtener cal (óxido de calcio) y dióxido de carbono. Luego, se añade agua para producir leche de cal (hidróxido de calcio). Posteriormente, se añade dióxido de carbono para obtener carbonato de calcio. Finalmente, se seca y se tritura.
Tecnología y equipos para la producción de carbonato de calcio ligero.
En la industria, el carbonato de calcio ligero se produce generalmente mediante carbonización. El sistema de reacción de carbonización se encuentra en el método de carbonización. Es un sistema trifásico gas-líquido-sólido. Principalmente incluye las siguientes etapas:
La cal y el carbón se mezclan en una proporción determinada. Luego, se calientan en un horno de cuba mezcladora para producir óxido de calcio y dióxido de carbono.
Digestión: La cal calcinada se desescoria. Luego entra en el tanque de digestión para reaccionar con agua y producir leche de cal.
La carbonatación se produce después de refinar la leche de cal. Reacciona con los gases del horno a una temperatura y concentración determinadas. Posteriormente, se carboniza.
Deshidratación, secado y clasificación: deshidratación, secado, trituración, clasificación y envasado mediante prensa de filtro.
Calcinación
La calcinación de la piedra caliza es clave para obtener carbonato de calcio ligero de buena calidad. Además, ahorra energía y reduce el consumo. No se trata solo del consumo energético de la producción de cal viva, sino que también afecta al consumo energético general del proceso. La mayoría de las empresas nacionales utilizan hornos verticales de materiales mixtos para calcinar la piedra caliza. Las empresas más avanzadas utilizan hornos verticales de acero, con alta mecanización y una estructura completa. Algunas empresas aún utilizan hornos verticales con estructuras de ladrillo y hormigón. Otras utilizan hornos verticales avanzados de gas, así como hornos de uno y dos tubos con almacenamiento térmico de flujo paralelo, importados del extranjero.
Nuevo horno vertical:
Calcinar la piedra caliza con gas o combustible líquido en lugar de carbón y coque. Cambiar el tipo de material mixto a un tipo de combustión directa. También, utilizar tipos de flujo paralelo y almacenamiento térmico. Además, utilizar tipos de cilindro magnético y otros hornos verticales para la calcinación. La industria de la cal ha demostrado que el uso de gas y combustible líquido en hornos verticales tiene muchas ventajas. Esto se ha demostrado tanto a nivel nacional como internacional. Estas ventajas incluyen la economía, la tecnología, la calidad del producto, la seguridad de los trabajadores y la reducción de la carga de trabajo.
Horno rotatorio:
La caliza se calcina en un horno rotatorio con gas o líquido como combustible. Las partículas de caliza tienen un tamaño de 5 a 10 mm. La temperatura de calcinación se reduce a 800-1100 °C. La cal producida presenta numerosas ventajas: alta actividad, ausencia de contaminación y fácil digestión. Además, requiere una mínima eliminación de escoria. Se ha utilizado con éxito en la producción de carbonato de calcio ligero en el extranjero.
Horno de calcinación por suspensión:
Este equipo posee las siguientes características: la combustión, la transferencia de calor y la descomposición se producen en el mismo espacio. Además, la combustión sin llama y la transferencia de calor instantánea ocurren de forma inmediata. La fase gas-sólido alcanza una temperatura estable al instante. El sistema es cerrado y opera a presión negativa. Es seguro e higiénico. Puede controlarse mediante un microordenador. Cuenta con un alto grado de automatización. Produce productos estables y no contaminantes. Este equipo incorpora tecnología y tecnología de vanguardia en la industria cementera.
Horno de calcinación dinámico ciclónico:
Este equipo mezcla el material calcinado con el gas caliente. Realiza el cálculo instantáneo en el flujo. Cuenta con temperatura ajustable y funciona de forma continua. Mantiene una temperatura uniforme entre el gas y el sólido en el horno y transfiere el calor rápidamente. Presenta una mínima diferencia de temperatura en el material. Consume poca energía y opera en un sistema cerrado. No contamina ni el material ni el medio ambiente. Además, cuenta con un ajuste automático y sencillo. Se está promocionando en China y tiene experiencia exitosa en la calcinación de caolín.
Este es un horno de calcinación de cal activa. Utiliza carbón bituminoso como combustible. Calienta la piedra caliza indirectamente. La piedra caliza cumple con los requisitos de calidad especiales de la norma ZDB6001-85. La actividad de la cal alcanza los 330-360 grados (mL). El horno produce cal activa calentando la piedra caliza. La cal no se contamina con azufre ni otros elementos nocivos, polvo, etc., presentes en los gases de combustión del carbón. Además, es muy activa y no genera carbono. El CO2 se produce durante la calcinación. No se mezcla con los gases de combustión. Es puro y reciclable.
Carbonización
La reacción de carbonatación es un paso clave en la formación de carbonato de calcio. Las torres presentan diferentes estructuras, las cuales generan distintos volúmenes, caudales, áreas de contacto y velocidades de contacto. Estos factores afectan a los reactivos: dióxido de carbono y emulsión de hidróxido de calcio. Dichas variables influyen directamente en la calidad y pureza de los cristales de carbonato de calcio.
Actualmente, las torres de carbonización más utilizadas incluyen las de burbujeo y las de pulverización. También existen torres de agitación intermitente y dispositivos de ultragravedad. La forma y el tamaño de las partículas cambian durante el proceso de carbonización. Este cambio se debe al controlador de forma y a las condiciones del proceso, tales como la temperatura, la concentración de hidróxido de calcio, la velocidad de agitación y la ventilación con CO₂.
Seco
En la producción de carbonato de calcio ligero, el secado es el principal consumidor de energía. Además, afecta la calidad del producto, ya que controla impurezas como manchas negras, el pH y los sedimentos. Por lo tanto, es fundamental elegir equipos de secado de bajo consumo energético, alta capacidad y tecnología sostenible.
Las empresas que utilizan carbonato de calcio ligero suelen emplear secadores de tambor. También utilizan secadores de tubo rotatorio, secadores de cinta de malla, secadores de disco, secadores de paletas y secadores rotatorios instantáneos para el secado.
Por supuesto, algunas empresas también utilizan un sistema combinado de dos etapas. Lo emplean para secar carbonato de calcio ligero. Por ejemplo, una empresa en Sichuan utiliza el secado rotatorio instantáneo. También emplean el proceso de secado con paletas huecas. Primero, aprovechan el secado rotatorio instantáneo para lograr un secado rápido y una trituración eficaz. Secan la torta de filtración de carbonato de calcio de 35% a aproximadamente 8%. Luego, la introducen en el secador de paletas huecas para alcanzar una humedad inferior a 0,2%.
Tecnología y equipos para la modificación superficial con carbonato de calcio ligero
La forma en que se dispersa y modifica el carbonato de calcio afecta directamente a su uso. También influye en sus aplicaciones. Es una tecnología clave para la industria del carbonato de calcio. La tecnología para dispersar y modificar el carbonato de calcio ligero es aún más importante, incluso más que el proceso de fabricación del carbonato de calcio. La superficie del carbonato de calcio ligero se modifica de dos maneras: en húmedo y en seco.
La activación húmeda consiste en añadir un activador a un disolvente, como el agua. A continuación, se agita el carbonato de calcio para recubrir su superficie. Finalmente, se seca. Este proceso se suele realizar en empresas que fabrican carbonato de calcio ligero o nano. Entre los modificadores de superficie comunes se incluyen el ácido esteárico (sal), el fosfato y el ácido fosfórico condensado. También se incluyen tensioactivos de sal de amonio cuaternario. El método húmedo es un método tradicional de tratamiento de superficie con carbonato de calcio. Funciona con tensioactivos solubles en agua. Las ventajas de este método son un recubrimiento uniforme y una alta calidad de producción. Sin embargo, el secado requiere el control de ciertas temperaturas y condiciones. Algunos agentes de tratamiento de superficie son insolubles en agua o se descomponen fácilmente en ella. El uso de otros reactivos orgánicos conlleva problemas de coste y seguridad.
Un método de modificación en seco consiste en añadir polvo de carbonato de calcio al modificador. A continuación, se agrega el modificador de superficie. Se utiliza una mezcladora y calor para que se adhiera al carbonato de calcio. De esta forma, se modifican las partículas.
El equipo para la modificación de superficies secas es el mismo para carbonato de calcio ligero y pesado. Principalmente incluye: Modificador de superficie de polvo continuo de tres rodillos CRM. También tiene molino de pasadores, molino celular, y remolino turbina modificadores.
Varios equipos de modificación en seco
Recientemente, la modificación con carbonato de calcio ligero ha cobrado relevancia en plásticos, caucho y pinturas. Al optimizar este compuesto, los fabricantes pueden mejorar sus productos, logrando mayor durabilidad, menores costos y una calidad superior.