Мел химически осажденный

 

Изобретение относится к мелу химически осажденному, предназначенному для пищевой, парфюмерно-косметической, медицинской, химической и других отраслей промышленности. Сущность изобретения заключается в том, что мел химически осажденный, содержащий карбонат кальция, карбонат магния, оксиды железа и алюминия, диоксид кремния и водорастворимые соединения, согласно изобретению содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: сумма оксидов железа и алюминия 0,4-0,7, диоксид кремния не более 0,014, марганец не более 0,01, медь не более 0,0005, водорастворимые соединения 0,50-1,5, сумма карбоната кальция и карбоната магния остальное, при этом насыпная плотность мела составляет 0,25-0,4 г/см³, кроме того, сумма оксидов железа и алюминия содержит железо в расчете на оксид железа в количестве, равном 0,1-0,3%, а также в качестве водорастворимых соединений он содержит хлориды, нитраты кальция, магния, алюминия, железа, меди, марганца. Техническим результатом изобретения является повышение качества готового продукта и, в частности, его белизны. 2 з.п. ф-лы.

Мел химически осажденный предназначен для пищевой, парфюмерно-косметической, медицинской, химической и других отраслей промышленности.

Химически осажденный мел представляет собой высокодисперсный порошок белого цвета. Формула CaCO₃. Молекулярная масса - 100,09.

Химически осажденный мел пожаро- и взрывобезопасен, нетоксичен.

Высокая дисперсность частиц химически осажденного мела способствует длительному нахождению ее в виде пыли в воздухе.

Известен мел химически осажденный, содержащий карбонат кальция, карбонат магния, оксиды железа и алюминия, диоксид кремния и гидроксид кальция (К.Ф. Паус, И.С.Евтушенко, Химия и технология мела, М., 1977, 48-50).

Недостатком данного продукта является наличие в нем свободного гидроксида кальция, что обусловливает сравнительно невысокий выход готового продукта.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является мел химически осажденный, содержащий карбонат кальция, карбонат магния, оксиды железа и алюминия, диоксид кремния, марганец, медь, водорастворимые соединения, и имеющий насыпную плотность 0,25-0,4 г/см³ (К. Ф.Паус, И.С. Евтушенко, Химия и технология мела, М., 1977, С.22-25).

Недостатком известного состава мела является его относительно невысокое качество, в частности степень белизны.

Техническим результатом изобретения является повышение качества готового продукта и, в частности, его белизны.

Указанный технический результат достигается тем, что мел химически осажденный, содержащий карбонат кальция, карбонат магния, оксиды железа и алюминия, диоксид кремния, марганец, медь и водорастворимые соединения, согласно изобретению содержит компоненты в следующем соотношении, в мас.%: Сумма оксидов железа и алюминия - 0,4-0,7 Диоксид кремния - Не более 0,014 Марганец - Не более 0,01 Медь - Не более 0,0005 Водорастворимые соединения - 0,50-1,50 Сумма карбоната кальция и карбоната магния - Остальное, при этом насыпная плотность мела составляет 0,25-0,4 г/см³, кроме того сумма оксидов железа и алюминия содержит железо в расчете на оксид железа в количестве, равном 0,1-0,3%, а также в качестве водорастворимых соединений он содержит хлориды, нитраты кальция, магния, алюминия, железа, меди, марганца.

Заявленное техническое решение соответствует условиям патентоспособности "Новизна", "Изобретательский уровень" и "Промышленная применимость", поскольку совокупность признаков: наличие карбоната кальция, карбоната магния, оксидов железа и алюминия, диоксида кремния и водорастворимых соединений, согласно изобретению находится в следующем соотношении, в мас.%: Сумма оксидов железа и алюминия - 0,4-0,7 Диоксид кремния - Не более 0,014
Марганец - Не более 0,01
Медь - Не более 0,0005
Водорастворимые соединения - 0,50-1,50
Сумма карбоната кальция и карбоната магния - Остальное,
при этом насыпная плотность мела составляет 0,25-0,4 г/см³, кроме того сумма оксидов железа и алюминия содержит железо в расчете на оксид железа в количестве, равном 0,1-0,3%, а также в качестве водорастворимых соединений он содержит хлориды, нитраты кальция, магния, алюминия, железа, меди, марганца, обеспечивает неочевидный результат - повышение качества готового продукта и, в частности, его белизны.

Химически осажденный мел получают карбонизацией известкового молока углекислым газом известеобжигательных печей. Технологический процесс состоит из следующих стадий:
гашение извести и очистка известкового молока;
карбонизация известкового молока;
очистка и фильтрация мелового молока;
сушка меловой пасты;
размол, затаривание и складирование готового продукта.

Процесс гашения извести протекает по реакции
CaO + H₂O = Ca(OH)₂ +65,3 кДж/моль
На гашение подают воду с температурой 80-90^oC. В гасильном барабане получают 10-14% суспензию известкового молока, которую после очистки направляют на карбонизацию.

Процесс карбонизации известкового молока газом известеобжигательных печей протекает по уравнению
Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃ + H₂O + 112,7 кДж/моль
Процесс осуществляют следующим образом.

Комовая известь из бункера лотковым питателем подается на ленточный конвейер. Ленточный конвейер транспортирует известь в течку, откуда она поступает в гасильный барабан непрерывного действия. Одновременно в гасильный барабан из емкости насосом подают фильтрат с температурой 80 - 90^oC. Известковое молоко из гасильного барабана поступает в промежуточную емкость с мешалкой. Насосом известковое молоко подают в песколовушку со шнеком, где происходит очистка известкового молока от шлама, затем оно самотеком поступает на вибросито с сеткой N 32-38.

После очистки на вибросите известковое молоко поступает в отмучивающее корыто, затем в сборную емкость, снабженную мешалкой. Из сборной емкости известковое молоко плотностью 1,06-1,11 г/см³ (при 20^oC) насосом через гидроциклоны подают в карбонизаторы. Плотность известкового молока в емкости контролируют радиоизотопным плотномером и периодически осуществляют замеры ареометром.

Отходы из гасильного барабана поступают в бункер отходов. Шлам и неразгасившиеся частицы извести после очистки известкового молока на вибросите поступают в шнек, сюда же одновременно подают холодную воду для догашивания неразгасившихся частиц извести.

Известковое молоко, полученное от догашивания извести, поступает в промежуточную емкость. Песок шнеком выгружают в бункер отходов и в дальнейшем вывозят в отвал. Шлам после гидроциклонов и из песколовушки выгружают в бункер отходов. Отходы и смывы поступают в отстойник-накопитель через систему канализации.

Карбонизацию известкового молока проводят печным газом известеобжигательных печей с объемной долей CO₂ не менее 20%.

Печной газ содержит механические примеси (сажу, огарок, пыль). Для очистки от механических примесей газ подают в пылеосадительную камеру, затем он проходит очистку в циклоне и поступает в дымосос. Далее печной газ очищают в водяных противоточных газоочистителях (скрубберах).

Очищенный печной газ продувкой подают в карбонизаторы и барботируют через слой известкового молока. Для проведения непрерывного процесса карбонизации используют 18 карбонизаторов. Для определения необходимого уровня заполнения карбонизаторов имеется световая сигнализация и блокировка отключения насоса. Конец карбонизации определяют по действию ацетонового индикатора для щелочи на пробу молока. Для наглядной информации о работе одновременно всех карбонизаторов служит световое табло.

Загрязненная вода с газоочистителей через земляной отстойник самотеком поступает в емкость отходов, а оттуда - в отстойник-накопитель.

Условно чистая вода с подшипников газодувок и с вакуум-насоса поступает в емкость, откуда насосом перекачивается в емкость для сбора фильтрата. Насос включается и отключается автоматически при достижении верхнего и нижнего уровня в емкости.

Готовое меловое молоко насосом через гидроциклоны подают в напорные баки. Из напорных баков меловое молоко поступает на вибросито, где происходит очистка его от механических примесей. В качестве сит применяют капроновую сетку N 32-38 или сетки полутомпаковые N 0071 и N 008.

Очищенное меловое молоко самотеком поступает в корыта вакуум-фильтров, а отходы - в емкость. Из емкости отходы насосом перекачивают на вибросито в гасильное отделение. Разрежение в системе до 650 мм рт. ст. (86 Па) создают насосом ВВН-12. Фильтрат с вакуум-фильтра поступает в водоотделитель, затем насосом подают в емкость.

Меловая паста с вакуум-фильтра срезается ножом и поступает в питатель. Из питателя меловая паста поступает на движущуюся ленту, проходящую на горизонтальном участке между двумя обогреваемыми паром валками, которые запрессовывают пасту в ячейки сетки.

Сушку пасты производят в петлевых сушилках, основным рабочим органом является сетчатая лента шириной 1224 мм и общей длиной 342000 мм из нержавеющей стали. Лента имеет непрерывное движение по замкнутому контуру, образуя в сушильной камере петли, перемещаемые цепным конвейером. После сушильной камеры ленту с высушенным мелом по направляющему барабану подают в разгрузочную камеру, где ударами механического молотка по ленте мел выбивают в разгрузочный бункер шнека. Освобожденная лента продолжает движение на полу сушилки и возвращается к месту загрузки ее меловой пастой.

Теплоносителем для сушки являются продукты горения природного газа. Для сжигания газа установлены горелки типа ГБП-5а, по 10 горелок на каждой сушилке. Горелки расположены в нижней части сушилки и примыкают к продольным распределительным камерам. Продукты горения поступают по каналам в сушилку.

Парогазовую смесь удаляют вытяжным вентилятором ДН-11,5 через отверстие, расположенное в перекрытии сушилки. Для предотвращения аварий на газовом оборудовании установлены блокировки газ-электроэнергия и газ-газ.

Мел из сушилок поступает в шнек, которым подается в микромельницу-дезинтегратор, откуда шнеком подается на цепной элеватор.

Тонко измельченный мел шнеком подают на сито "Бурат" или в бункер. На сите происходит просев мела - разделение мела на I и II сорта по показателю "остаток после просева на сите". Прошедший через сито мел поступает в бункер мела I сорта. Не прошедший через сито мел поступает в бункер мела II сорта.

По физико-химическим показателям мел химически осажденный I сорта имеет белизну не менее 93%, массовую долю углекислого кальция и углекислого магния в расчете на углекислый кальций не менее 98,5%, содержит 0,007% диоксида кремния, массовая доля свободной щелочи в расчете на оксид кальция составляет не более 0,03%, а массовая доля веществ, нерастворимых в соляной кислоте, - не более 0,1%. Мел содержит также марганец 0,008%, медь - 0,0003%, водорастворимые соединения - 1,0%, насыпная плотность - 0,3 г/см³.

Мел химически осажденный, изготовляемый для электронной, кабельной и резинотехнической промышленности, не должен содержать железа, извлекаемого магнитом; остаток на сите с сеткой N 014К по ГОСТ 6613-86 - не более 0,005%. Мел химически осажденный, изготовляемый для кабельной промышленности, должен изготовляться с массовой долей водорастворимых веществ не более 0,1%, в том числе сульфатов в пересчете на сульфат-ион - не более 0,03%.

Формула изобретения

1. Мел химически осажденный, содержащий карбонат кальция, карбонат магния, оксиды железа и алюминия, диоксид кремния, марганец, медь и водорастворимые соединения, и имеющий насыпную плотность 0,25 - 0,4 г/см³, отличающийся тем, что он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:
Сумма оксидов железа и алюминия - 0,4 - 0,7
Диоксид кремния - Не более 0,014
Марганец - Не более 0,01
Медь - Не более 0,0005
Водорастворимые соединения - 0,50 - 1,50
Сумма карбоната кальция и карбоната магния - Остальное
2. Мел по п.1, отличающийся тем, что сумма оксидов железа и алюминия содержит железо в расчете на оксид железа в количестве, равном 0,1 - 0,3%.

3. Мел по одному из пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве водорастворимых соединений он содержит хлориды, нитраты кальция, магния, алюминия, железа, меди, марганца.