轻质碳酸钙沉降体积的控制研究进展
轻质碳酸钙的沉降体积是产品质量的一项重要指标，体积的大小与产品的质量、产品的性能有着密切的联系，在生产过程中如何控制产品的体积是企业较难控制的一项指标。
以上这些都能影响产品的沉降体积，特别是把产品稳定到一定体积时，就更难控制，从目前的企业生产状况来看，企业在调整体积时，经常更换原料，其主要原因就是石灰石的氧化钙含量，硬度和密度，要达到一定要求，石灰石遍布于自然界，但从实际考虑，由于石灰石生成的年代不同导致石灰石的晶体结构不同，不是所有的石灰石都能做沉淀碳酸钙，轻质碳酸钙生产的工艺要根据石灰石的特点来设计，高体积的产品，要选择适合高体积产品的石灰石，否则就会出现“巧媳妇难做无米之炊”的尴尬局面。在原料有保障的条件下，煅烧的温度也非常重要。煅烧的温度直接与石灰的活性有关，石灰的活性越高体积就越大。为什么生产轻质碳酸钙石灰要轻烧，其目的就是为了提高石灰的活性，石灰活性度取决于它的组织结构，石灰的组织结构与煅烧温度、煅烧时间密切相关，包括它的体积密度、气孔率、比表面积、氧化钙的晶体尺寸，晶体越小表面积就越大；气孔率越高，石灰活性就越高，化学反应能力就越强。要想获取高活性的石灰，除了窑型以外，还要对石灰石的粒度、煤的质量要求进行选择，以保证煅烧所需的条件，才能达到生产高活性石灰的目的。
石灰与水的反应称为石灰的消化反应，石灰消化前必须将石灰中的杂质和过小颗粒清除掉，因为这些清除掉的东西是过烧的石灰和煤的杂质，过烧石灰的气孔率低，表面积小，消化时水分子进入石灰内部较为困难，消化速度较慢，灰乳的粒度粗，分散性差，难于精制和碳化。
高活性的石灰消化速度较快，在煅烧过程中很难将每一颗粒的石料都变成高活性石料，所以除了煅烧提高石灰活性外，消化过程提高活性也是一种有效途径。因此在生产过程中要从以下三个环节加以控制：一是破碎，石灰的粒度越小其表面积就越大，消化时就越快越完全，所以企业将石灰破碎消化可提高石灰消化速度，从而得到粒度细、分散性好的石灰乳，消化反应也称放热反应，所以石灰消化的温度要保持在沸腾状态。二是热水消化，通过提高水的温度来弥补石灰活性不足的缺陷。三是陈化，从消化机出来的乳液，要进行精制，精制前对乳液进行陈化，通过陈化对未消化的氧化钙进行充分消化，陈化时间的长短与产品的体积有着很大的关系。浆液陈化是轻钙生产的必备环节，既能调解浓度又能控制温度。从目前的消化情况来看，企业注重消化的量，而对消化的质重视不够，各类石灰消化设备基本都能满足生产所需，而如何满足石灰消化的质量才是真正所要思考的问题。
碳化的浓度是指单位体积的精制灰乳中所含的Ca(OH)2总量，精灰乳的浓度越高，精灰乳中的Ca(OH)2粒子就越多，Ca(OH)2的液固界面面积就越大，Ca(OH)2固相的溶解阻力就越小，在碳化速度较高的碳化反应前期，如果精灰乳浓度越高，并在碳化反应前期将Ca(OH)2总量的90%反应完，则越有利于提高整个碳化速度和沉降体积；相反，若精灰乳的浓度过低，则由于精灰乳中的Ca(OH)2粒子少，Ca(OH)2的液固界面面积小，Ca(OH)2固相的溶解阻力大，会使碳化反应前期消失，碳化反应一开始就进入碳化反应后期，而碳化反应后期的碳化速度较低（逐渐降至零），从而降低整个碳化速度和沉降体积。
浓度的高低与灰乳的精制有很大的关系，沉淀碳酸钙的沉降体积是碳化过程的目标函数，沉降体积越大，产品碳酸钙的质量就越高。沉降体积主要取决于CaCO3晶体的粒度，粒度越小，沉降体积越大。过度饱和较高时，CaCO3的晶核形成速度大于其晶体生长速度，CaCO3晶体的粒度较小，这对提高产品碳酸钙的沉降体积有利；相反，温度升高，过饱和度较低时，CaCO3的晶核形成速度小于其晶体生长速度，CaCO3晶体的粒度较大，这对提高产品碳酸钙的沉降体积不利。
碳化温度对体积的影响也较大，温度升高在一定的程度上对碳化速度有利，而温度升高对产品的体积会造成一定影响。一般情况下碳化前期温度应较低，而后期温度应较高，所以精灰乳进塔前的温度，窑气洗涤的温度都要控制。为达到理想的体积效果，控制碳化前期的温度很重要。
碳化时间的长短对体积也很重要，碳化反应是氢氧化钙体积缩小的反应，提高窑气的压力对碳化有利，压力越高气速扩散就越快。碳化过程是轻钙工艺当中耗电较高的一个环节，多年来，人们一直对罗茨风机的碳化持有异议，其理论依据也就在这里。井陉县是我国碳酸钙行业最早应用罗茨风机碳化的地区，能耗低、产量高显而易见，但对体积有一定的影响。通过改变布气方式可大大缩短碳化时间。提高气体的扩散速度，同样可以获得高体积的产品。目前已被国内同行业被普遍采用。有些纳米碳酸钙企业也采用罗茨风机碳化，同样收到了较好的效果。
粒子越小表面能就越高，表面能越高粒子的团聚现象就越严重。近年来，企业为了节约成本千方百计提高设备的性能，特别是脱水工艺由原来的上悬离心机改为刮刀离心机、吊带离心机、板框压滤机，使滤饼水分含量降到了最低，以达到节能的目的。然而设备性能的提高也对产品构成了影响，水分含量低于23%的滤饼和水分含量28%的滤饼其体积是不一样的。所以在提高设备性能的同时，一定要考虑到对产品体积的影响，不要顾此失彼。滤饼水含量的高低取决于离心机的离心力，分离因素越高滤饼的密度就越高，而板框压滤就是通过提高压力来控制水含量，压力越高滤饼的密度就大，所以机械性能过剩也会造成对体积的影响。
随着环保形势的发展，碳酸钙生产企业的废水被企业全部利用，基本上达到了“零排放”。废水排放主要有两大部分：一是固液分离水，二是尾气的喷淋降尘水。这两种水的基本特征一样，水里也存在着一定量的碳酸钙粒子，而且水温较高，对消化来说非常理想。然而有些企业却忽略了钙离子的存在而影响了产品的体积，所以废水利用前一定要将钙离子彻底分离，才能保证体积不受影响。
来源：中国粉体技术网
