A modificação do carbonato de cálcio leve melhora suas propriedades para usos industriais específicos. Essa modificação pode ser feita por meio de diversas técnicas, incluindo tratamento de superfície e adição de aditivos funcionais. Essas técnicas melhoram propriedades como dispersibilidade, estabilidade e compatibilidade com outros materiais.
O calcário é usado para produzir carbonato de cálcio leve. Ele é aquecido para produzir cal (óxido de cálcio) e dióxido de carbono. Em seguida, adiciona-se água para produzir leite de cal (hidróxido de cálcio). Depois, adiciona-se dióxido de carbono para produzir carbonato de cálcio. Por fim, o material é seco e triturado.
Tecnologia e equipamentos para produção de carbonato de cálcio leve
Na indústria, o carbonato de cálcio leve é geralmente produzido por meio da carbonização. O sistema de reação de carbonização, presente no método de carbonização, é um sistema trifásico gás-líquido-sólido. Ele inclui principalmente as seguintes etapas:
Cal e carvão são misturados em uma determinada proporção. Em seguida, são aquecidos em um forno de mistura para produzir óxido de cálcio e dióxido de carbono.
Digestão: A cal calcinada é desincrustada. Em seguida, entra no tanque de digestão para reagir com a água e produzir leite de cal.
A carbonização ocorre após o leite de cal ser refinado. Ele reage com o gás do forno a uma determinada temperatura e concentração, sofrendo o processo de carbonização.
Desidratação, secagem e classificação: desidratação, secagem, trituração, classificação e embalagem por prensa de filtro.
Calcinação
A calcinação do calcário é fundamental para a produção de carbonato de cálcio leve de boa qualidade. Além disso, economiza energia e reduz o consumo. Não se trata apenas do consumo energético na produção de cal viva, mas também do consumo energético de todo o processo. A maioria das empresas nacionais utiliza fornos verticais de materiais mistos para a calcinação do calcário. Empresas mais avançadas utilizam fornos verticais com revestimento de aço, que possuem alto grau de mecanização e estrutura completa. Algumas empresas ainda utilizam fornos verticais com estrutura de tijolo e concreto. Há também algumas empresas que utilizam fornos verticais a gás de última geração, além de fornos de tubo simples e duplo com armazenamento térmico de fluxo paralelo, que são importados.
Novo forno vertical:
A calcinação de calcário com gás combustível ou combustível líquido em vez de carvão e coque é uma opção. A substituição do tipo de material misto por um tipo de combustão direta também é uma alternativa. Além disso, utilizam-se fornos de fluxo paralelo e de armazenamento térmico. Outros tipos de fornos verticais, como os de cilindro magnético, também são utilizados para a calcinação. A indústria de cal tem demonstrado que o uso de gás e combustível líquido em fornos verticais oferece inúmeras vantagens, tanto no mercado nacional quanto internacional. Entre elas, destacam-se os benefícios econômicos, tecnológicos, de qualidade do produto, de segurança para os trabalhadores e de menor esforço físico.
Forno rotativo:
O calcário é calcinado em um forno rotativo utilizando gás ou líquido como combustível. As partículas de calcário têm 5 a 10 mm. A temperatura de calcinação é reduzida para 800-1100 °C. A cal produzida apresenta muitas vantagens. Possui alta atividade, não é poluente e é de fácil digestão. Além disso, requer apenas uma pequena quantidade de remoção de escória. Tem sido utilizada com sucesso na produção de carbonato de cálcio leve no exterior.
Forno de calcinação por suspensão:
Este equipamento possui as seguintes características: combustão, transferência de calor e decomposição ocorrem no mesmo espaço. Além disso, a combustão sem chama e a transferência instantânea de calor acontecem imediatamente. A fase gás-sólido atinge uma temperatura estável instantaneamente. O sistema é fechado e opera sob pressão negativa. É seguro e higiênico. Pode ser controlado por um microcomputador. Possui alto nível de controle automático. Produz produtos estáveis e não poluentes. Este equipamento incorpora tecnologia e equipamentos consolidados na indústria de cimento.
Forno de calcinação dinâmica ciclônica:
Este equipamento mistura o material calcinado com o gás quente. Realiza o cálculo instantâneo no fluxo. Possui temperatura ajustável e opera continuamente. Mantém uma temperatura uniforme entre o gás e o sólido no forno e transfere calor rapidamente. Apresenta uma pequena diferença de temperatura no material. Utiliza pouca energia e opera em sistema fechado. Não polui o material nem o meio ambiente. Possui também ajuste fácil e automático. Está sendo promovido na China e já possui experiência comprovada na calcinação de caulim.
Este é um forno de calcinação de cal ativa. Utiliza carvão betuminoso como combustível. O calcário é aquecido indiretamente e atende aos requisitos especiais de qualidade da norma ZDB6001-85. A atividade da cal atinge 330-360 graus (mL). O forno produz cal ativa pelo aquecimento do calcário. A cal não é contaminada por enxofre e outros elementos nocivos, poeira, etc., presentes nos gases de combustão do carvão. Além disso, é altamente ativa e não adiciona carbono. O gás CO2 é produzido durante a calcinação, não se misturando aos gases de combustão. É puro e pode ser reciclado.
Carbonização
A reação de carbonatação é uma etapa fundamental na produção de carbonato de cálcio. As torres possuem estruturas diferentes, que resultam em volumes, vazões, áreas de contato e velocidades de contato distintos. Esses fatores afetam os reagentes: o gás carbônico e a emulsão de hidróxido de cálcio. Essas variáveis influenciam diretamente a qualidade e a composição dos cristais de carbonato de cálcio.
Atualmente, as torres de carbonização mais utilizadas incluem os tipos de borbulhamento e pulverização. Existem também torres de agitação intermitente e dispositivos de ultragravidade. A forma e o tamanho das partículas se alteram durante o processo de carbonização. Essa alteração ocorre devido ao controlador de forma e às condições do processo. Essas condições incluem temperatura, concentração de hidróxido de cálcio, velocidade de agitação e ventilação com CO2.
Seco
Na produção de carbonato de cálcio leve, a secagem é um dos principais processos que consomem energia. Ela também afeta a qualidade do produto, controlando impurezas como manchas pretas, pH e sedimentos. Portanto, é fundamental escolher equipamentos de secagem com baixo consumo de energia, alta capacidade e tecnologia sustentável.
As empresas que produzem carbonato de cálcio leve costumam usar secadores de tambor. Elas também utilizam secadores tubulares rotativos, secadores de correia de malha, secadores de disco, secadores de pás e secadores rotativos instantâneos para secagem.
É claro que algumas empresas também usam uma combinação de dois níveis. Elas a utilizam para secar carbonato de cálcio leve. Por exemplo, uma empresa em Sichuan usa secagem rotativa instantânea. Ela também usa o processo de secagem com pás ocas. Primeiro, aproveita o efeito de secagem e trituração rápida da secagem rotativa instantânea. Ela seca a torta de filtro de carbonato de cálcio de 35% para cerca de 8%. Em seguida, ela passa para o secador de pás ocas para atingir uma umidade inferior a 0,2%.
Tecnologia e equipamentos para modificação superficial de carbonato de cálcio leve
A forma como o carbonato de cálcio se dispersa e se modifica afeta diretamente seu uso. Também influencia onde ele pode ser aplicado. É uma tecnologia fundamental para a indústria do carbonato de cálcio. A tecnologia para espalhar e modificar o carbonato de cálcio leve é ainda mais importante, sendo mais importante até do que o próprio processo de fabricação do carbonato de cálcio. A superfície do carbonato de cálcio leve é modificada de duas maneiras: por via úmida e por via seca.
A ativação úmida consiste em adicionar um ativador a um solvente, como água. Em seguida, o carbonato de cálcio é misturado para revestir sua superfície. Finalmente, o material é seco. Esse processo é geralmente realizado em empresas que produzem carbonato de cálcio leve ou nano. Modificadores de superfície comuns incluem ácido esteárico (sal), fosfato e ácido fosfórico condensado. Também são utilizados surfactantes de sais de amônio quaternário. O método úmido é um método tradicional de tratamento de superfície do carbonato de cálcio. Ele utiliza surfactantes solúveis em água. As vantagens desse método são o revestimento uniforme e a alta qualidade de produção. No entanto, a secagem requer o controle de determinadas temperaturas e condições. Alguns agentes de tratamento de superfície são insolúveis em água ou se decompõem facilmente nela. O uso de outros reagentes orgânicos apresenta custos e riscos à segurança.
Um método de modificação a seco consiste em adicionar o pó de carbonato de cálcio ao modificador. Em seguida, adiciona-se o modificador de superfície. Utiliza-se um misturador e calor para que o modificador se ligue ao carbonato de cálcio. Isso modifica as partículas.
O equipamento para modificação de superfície a seco é o mesmo para carbonato de cálcio leve e pesado. Ele inclui principalmente: modificador de superfície de pó contínuo de três rolos CRM. Também possui moinho de pinos, moinho de células, e redemoinho moinho turbo modificadores.
Diversos equipamentos de modificação a seco
Recentemente, a modificação com carbonato de cálcio leve tem ganhado destaque nas indústrias de plásticos, borracha e tintas. Ao controlar a composição do carbonato de cálcio leve, os fabricantes podem aprimorar seus produtos, resultando em maior durabilidade, custos reduzidos e qualidade superior.