超细碳酸钙的制备实验报告.doc

班 级： 化 工 122 班 姓 名： XXX 学 号： 201200601047 组 员： XXX、XXX、XXX 指导教师： 乐 志 文 成绩评定： 一、实验目的 1、了解轻质碳酸钙的用途及工业制备方法。 2、熟悉板框过滤机的结构和操作方法。 3、熟悉常压洞道式（厢式）干燥器的构造和操作。 4、测定恒压下干燥曲线。 5、测定恒压过滤操作时的过滤常数。 6、掌握过滤问题的简化工程处理方法。 二、实验原理 1、轻质碳酸钙（CaCO3）是一种重要的无机粉体材料。具有价格低、原料广、无毒无害等优点，被广泛应用于塑料、橡胶、造纸、涂料、油墨、化妆品等行业作为填料，起到增加体积、降低成本的作用。研究表明，不同晶型、不同粒度碳酸钙具有不同性质，纳米级超细碳酸钙由于具有较大比表面，因而具有较好的补强特性。 轻质碳酸钙的生产方法有多种，有碳化法、纯碱(Na2CO3)氯化钙法、苛化碱法、联钙法、苏尔维(Solvay)法。本实验采用碳化法，以生石灰CaO为原料，经消化、碳化、过滤、干燥、粉碎等步骤而成，涉及的主要反应为： 用水消化氧化钙生成石灰乳： CaO+H2O=Ca(OH)2 用二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀和水：Ca(OH)2+ CO2= CaCO3↓+H2O 待反应完成后用泵将完成液送至板框过滤机进行过滤，将所得的滤饼在洞道干燥机中干燥即可得到轻质碳酸钙成品。 2、成品的检测主要有以下两个方面内容： 重容：重是指其物体体积中所占有的重量，即用克/立方厘米表示。重量与密度相关，密度大容重也大，密度小容重也小。 测定方法：准确称取n克干燥过的样品尽量碾碎，转移到量筒中，静置，观测其所占的体积。 ②沉降体积： 轻质碳酸钙沉降体积值含义：以定量水为连续相，定量碳酸钙为分散相，分散均匀后，一定时间内每克沉降物样品所占有的容积即为碳酸钙沉降体积值。 测定方法 ：准确称取n克干燥过的样品于烧杯中，加入适量去离子水，并搅拌均匀，转移到10mL或20mL的量筒中，静置，记录不同时刻沉降物所占体积。 按下式计算沉降体积x： x (mL/g)=V/n 工艺流程 3.板式过滤的原理： 过滤是利用能让液体通过而截留固体颗粒的多孔介质（滤布和滤渣），使悬浮液中固体、液体得到分离的单元操作。过滤操作本质上是流体通过固体颗粒床层的流动，所不同的是，该固体颗粒床层的厚度随着过滤过程的进行不断增加。过滤操作分为恒压过滤和恒速过滤。当恒压操作时，过滤介质两侧的压差维持不变，单位时间通过过滤介质的滤液量不断下降；当恒速操作时，即保持过滤速度不变。 恒压过滤方程…………… (1) 式中：单位过滤面积获得的滤液体积(m3 /m2 )； V——滤液体积(m3) A——过滤面积(m2)； ——单位过滤面积上的虚拟滤液体积(m3 /m2 ) ——实际过滤时间(s)； K——过滤常数(m2 / s) 由式(1)得： ……………………(2) 式(2)表明，恒压过滤时与q之间为线性关系。实验中记录下不同过滤时间θ内的单位面积滤液量q，将θ/q对q作图，可得一直线，其斜率为1/K，而截距为。 4.洞道式干燥的原理： 干燥是利用热量去湿的一种方法，它不仅涉及到气、固两相间的传热与传质，而且涉及到湿分以气态或液态的形式自物料内部向表面传质的机理。由于物料的含水性质和物料形状的差异，水分传递速率的大小差别很大，概括起来，它受到物料及其含水性质，干燥介质的性质、流速，干燥介质与湿物料接触方式等各种因素的影响。按干燥过程中空气状态参数是否变化，可将干燥过程分为恒定干燥条件操作和非恒定干燥条件操作两大类。本次实验采用恒定干燥条件操作。 干燥速率的定义为单位干燥面积(提供湿分汽化的面积)、单位时间内所除去的湿分质量。即：………………………………（3） 式中：U——干燥速率，又称干燥通量，kg/(m2s)； A——干燥表面积，m2； W——汽化的湿分量，kg； τ——干燥时间，s； GC——绝干物料的质量，kg； X——物料湿含量，kg湿分/kg干物料，负号表示X随干燥时间的增加而减少。 干燥速率的测定方法:将湿物料试样置于恒定空气流中进行干燥实验，随着干燥时间的延长，水分不断汽化，湿物料质量减少。若记录物料不同时间下质量G，直到物料质量不变为止，也就是物料在该条件下达到干燥极限为止，此时留在物料中的水分就是平衡水分X*。再将物料烘干后称重得到绝干物料重G