La modification légère du carbonate de calcium améliore ses propriétés pour des applications industrielles spécifiques. Cette modification peut faire appel à diverses techniques, notamment le traitement de surface et l'ajout d'additifs fonctionnels. Ces techniques améliorent des propriétés telles que la dispersibilité, la stabilité et la compatibilité avec d'autres matériaux.
On utilise le calcaire pour fabriquer du carbonate de calcium léger. On le chauffe pour obtenir de la chaux (oxyde de calcium) et du dioxyde de carbone. On ajoute ensuite de l'eau pour former du lait de chaux (hydroxyde de calcium). On ajoute ensuite du dioxyde de carbone pour obtenir du carbonate de calcium. Le tout est ensuite séché et broyé.
Technologie et équipement de production de carbonate de calcium léger
Dans l'industrie, le carbonate de calcium léger est généralement produit par carbonisation. Le système réactionnel de carbonisation est un système triphasique gaz-liquide-solide qui comprend principalement les étapes suivantes :
On mélange de la chaux et du charbon dans des proportions précises. Le mélange est ensuite chauffé dans un four à cuve pour produire de l'oxyde de calcium et du dioxyde de carbone.
Digestion : La chaux calcinée est débarrassée de ses scories. Elle est ensuite introduite dans le digesteur pour réagir avec l'eau et produire du lait de chaux.
La carbonisation intervient après le raffinage du lait de chaux. Ce dernier réagit avec le gaz du four à une température et une concentration données, puis subit une carbonisation.
Déshydratation, séchage et calibrage : déshydratation par filtre-presse, séchage, broyage, calibrage et conditionnement.
Calcination
La calcination du calcaire est essentielle à la production de carbonate de calcium léger de bonne qualité. Elle permet également de réaliser des économies d'énergie et de réduire la consommation. Il ne s'agit pas seulement de l'énergie consommée pour la fabrication de la chaux vive, mais aussi de la consommation énergétique globale du procédé. La plupart des entreprises nationales utilisent des fours verticaux à matériaux mixtes pour la calcination du calcaire. Les entreprises les plus modernes utilisent des fours verticaux à enveloppe métallique, hautement mécanisés et dotés d'une structure complète. Un certain nombre d'entreprises utilisent encore des fours verticaux à structure en briques et béton. Quelques entreprises utilisent des fours verticaux à gaz de pointe, ainsi que des fours à simple et double tube, équipés d'un système de stockage thermique à flux parallèle. Ces derniers sont importés.
Nouveau four vertical :
Calciner le calcaire avec du gaz ou du combustible liquide au lieu du charbon et du coke. Passer d'un four à mélange de matériaux à un four à combustion directe. Utiliser également des fours à flux parallèle et à stockage thermique. De plus, employer des fours à cylindre magnétique et d'autres fours verticaux pour la calcination. L'industrie de la chaux a démontré, tant au niveau national qu'international, les nombreux avantages de l'utilisation de gaz et de combustible liquide dans les fours verticaux. Ces avantages concernent notamment l'économie, la technologie, la qualité du produit, la sécurité des travailleurs et la pénibilité du travail.
Four rotatif :
Le calcaire est calciné dans un four rotatif alimenté au gaz ou à un combustible liquide. Les particules de calcaire ont une granulométrie de 5 à 10 mm. La température de calcination est abaissée à 800-1100 °C. La chaux ainsi produite présente de nombreux avantages : une activité élevée, une absence de pollution et une bonne digestibilité. De plus, elle ne nécessite qu'un faible traitement des scories. Elle a été utilisée avec succès à l'étranger pour la production de carbonate de calcium léger.
Four de calcination à suspension :
Cet équipement présente les caractéristiques suivantes : la combustion, le transfert de chaleur et la décomposition se produisent dans un même espace. De plus, la combustion sans flamme et le transfert de chaleur instantané sont instantanés. La phase gaz-solide atteint une température stable instantanément. Le système est fermé et fonctionne sous pression négative. Il est sûr et hygiénique. Il peut être contrôlé par micro-ordinateur. Il dispose d'un haut niveau d'automatisation. Il produit des cimenteries stables et non polluantes. Cet équipement bénéficie d'une technologie et d'une conception éprouvées dans le secteur de la production de ciment.
Four de calcination dynamique à cyclone :
Cet équipement mélange le matériau calciné avec les gaz chauds. Il effectue un calcul instantané en flux continu. Sa température est réglable et il fonctionne en continu. Il maintient une température homogène entre les gaz et les solides dans le four et assure un transfert de chaleur rapide. L'écart de température au sein du matériau est faible. Il consomme peu d'énergie et fonctionne en système fermé. Il ne pollue ni le matériau ni l'environnement. Son réglage est simple et automatique. Il est actuellement commercialisé en Chine et a fait ses preuves dans la calcination du kaolin.
Il s'agit d'un four de calcination de chaux active. Il utilise du charbon bitumineux comme combustible et chauffe indirectement le calcaire. Ce dernier répond aux exigences de qualité spécifiques de la norme ZDB6001-85. La chaux produite atteint une activité de 330 à 360 degrés (mL). Le four produit de la chaux active par chauffage du calcaire. La chaux n'est pas polluée par le soufre, d'autres éléments nocifs, ni par les poussières présentes dans les fumées issues de la combustion du charbon. Elle est également très active et ne contient pas de carbone. Le CO₂ produit lors de la calcination ne se mélange pas aux fumées. Il est pur et peut être recyclé.
Carbonisation
La réaction de carbonatation est une étape clé de la fabrication du carbonate de calcium. Les colonnes de réaction présentent des structures différentes, ce qui engendre des variations de volume, de débit, de surface de contact et de vitesse de contact. Ces facteurs influent sur les réactifs : le dioxyde de carbone gazeux et l’émulsion d’hydroxyde de calcium. Ces variables affectent directement la qualité et la pureté des cristaux de carbonate de calcium.
Les tours de carbonisation les plus couramment utilisées sont celles à bulles et à pulvérisation. Il existe également des tours à agitation intermittente et des dispositifs à ultra-gravité. La forme et la taille des particules évoluent au cours du processus de carbonisation. Cette évolution dépend du système de contrôle de la forme et des conditions opératoires, notamment la température, la concentration en hydroxyde de calcium, la vitesse d'agitation et la ventilation au CO₂.
Sec
La fabrication de carbonate de calcium léger nécessite un séchage important, qui influe directement sur la qualité du produit. Ce processus contrôle les impuretés telles que les points noirs, le pH et les sédiments. Il est donc essentiel de choisir des équipements de séchage à faible consommation d'énergie, à haute capacité et respectueux de l'environnement.
Les entreprises spécialisées dans le carbonate de calcium léger utilisent souvent des séchoirs à tambour. Elles utilisent également des séchoirs à tubes rotatifs, des séchoirs à bande transporteuse, des séchoirs à disques, des séchoirs à palettes et des séchoirs rotatifs instantanés.
Bien entendu, certaines entreprises utilisent également une combinaison de deux procédés. Elles l'emploient pour sécher le carbonate de calcium léger. Par exemple, une entreprise du Sichuan utilise le séchage rotatif instantané. Elle recourt également au séchage par palettes creuses. Dans un premier temps, le séchage rotatif instantané permet un séchage rapide et un broyage efficace du gâteau de filtration de carbonate de calcium, réduisant son taux d'humidité de 351 TP3T à environ 81 TP3T. Ensuite, le gâteau passe dans le séchoir à palettes creuses pour atteindre un taux d'humidité inférieur à 0,21 TP3T.
Technologie et équipement de modification de surface au carbonate de calcium léger
La manière dont le carbonate de calcium se disperse et se modifie influe directement sur son utilisation et ses domaines d'application. Il s'agit d'une technologie clé pour l'industrie du carbonate de calcium. La technologie d'épandage et de modification du carbonate de calcium léger est encore plus importante que le procédé de fabrication lui-même. La surface du carbonate de calcium léger est modifiée de deux manières : par voie humide et par voie sèche.
L'activation par voie humide consiste à ajouter un activateur à un solvant, tel que l'eau. On agite ensuite le carbonate de calcium dans ce solvant pour enrober sa surface. Enfin, on sèche le tout. Ce procédé est généralement utilisé en entreprise pour produire du carbonate de calcium léger ou nano. Parmi les modificateurs de surface courants, on trouve l'acide stéarique (sel), le phosphate et l'acide phosphorique condensé. On utilise également des tensioactifs à base de sels d'ammonium quaternaire. La méthode par voie humide est une méthode traditionnelle de traitement de surface du carbonate de calcium. Elle utilise des tensioactifs hydrosolubles. Ses avantages sont un revêtement uniforme et une qualité de production élevée. Cependant, le séchage exige un contrôle précis de la température et des conditions. Certains agents de traitement de surface sont insolubles dans l'eau ou s'y décomposent facilement. L'utilisation d'autres réactifs organiques pose des problèmes de coût et de sécurité.
Une méthode de modification à sec consiste à incorporer de la poudre de carbonate de calcium au modificateur. On ajoute ensuite le modificateur de surface. On utilise un mélangeur et on chauffe pour que le modificateur adhère au carbonate de calcium. Les particules sont ainsi modifiées.
L'équipement pour la modification de surface à sec est identique pour le carbonate de calcium léger et lourd. Il comprend principalement : Modificateur de surface en poudre continue à trois rouleaux CRM. Il possède également fraise à broches, moulin à cellules, et tourbillon turbo moulin modificateurs.
Plusieurs équipements de modification à sec
Récemment, la modification du carbonate de calcium léger a suscité un intérêt croissant dans les secteurs des plastiques, du caoutchouc et des peintures. En adaptant le carbonate de calcium léger, les fabricants peuvent améliorer leurs produits, ce qui se traduit par une meilleure durabilité, des coûts réduits et une qualité supérieure.