徐彦国

（河北言明化工设备有限公司,河北石家庄 050091）

摘要：简要介绍了CaCO₃的分类，分析了应用于轻质碳酸钙的传统干燥设备的优缺点，推出了应用于轻质碳酸钙干燥的新型干燥设备──盘式连续干燥器及其组合形式，介绍了这种设备的结构、工作原理和工作特点，并重点举例说明了这种新型干燥器在轻质碳酸钙工业的实际应用，通过对设备的干燥能力、工作效率、能耗、操作的连续性、干燥后产品的质量等参数的分析，表明了在干燥轻质碳酸钙中盘式连续干燥器是干燥设备的最佳选择。

关键词：碳酸钙；轻质碳酸钙；纳米级碳酸钙；含镁碳酸钙；活性碳酸钙；盘式连续干燥器；双桨叶干燥器。

The Application of Tray Continuum Drier inCalciumCarbonate Production

ZHANG Ji-jun,XU Yan-guo,LI Guo-qiang,AN Xiao-gang,ZHAOMin-gang

(Shijiazhuang GONGDA chemicalindustry equipment CO.,ltd , Shijiazhuang 050091)

Abstact:Briefly introduce the classifyof calcium carbonate .Analyse the traditional dryingequipment using in light calcium carbonate manufacture.Suggest using an newstyle drying equipment in calcium carbonate manufacture ──Tray Rotary Dryer and its combination style.Intrduce its workingstructure、princeple and characteristic .Emphasis illustrate this new style drying equipmentusing in light calcium carbonate manufacture.Through contrast indrying capability、 working effect、 energy cost 、operationcontinuity and analyse the quality of its parameter after drying.All evidence show the best choice in light calcium carbonatemanufacture is Tray Rotary Dryer

Keyword: calcium carbonate;light calcium carbonate; nano- calcium carbonate; magnesian calcium carbonate; activated calciumcarbonate;TrayRotary Dryer; Rotating Twin-screwDryer

CaCO3是一种重要的无机化工产品，广泛应用于塑料、造纸、涂料、橡胶、化学建材、日用化工、油墨、牙膏、粘合剂、密封材料等行业。碳酸钙产品可分为两大类：一种是以方解石、大理石、白垩、贝壳、石灰石等为原料经机械粉碎及超细研磨等制取的产品称为重质碳酸钙或研磨碳酸钙，通常以GCC表示；另一种是以石灰石为原料经煅烧、消化、碳酸化、分离、干燥分级制取的产品称为轻质碳酸钙，通常以PCC表示。其中轻质碳酸钙按表面是否改性可分为活性PCC和普通PCC；按产品用途可分为橡胶专用PCC、造纸专用PCC、塑料专用PCC、涂料专用PCC、油墨专用PCC、牙膏专用PCC和食品专用PCC等；按颗粒的大小可分为微粒碳酸钙、微粉碳酸钙、微细碳酸钙、超细碳酸钙（胶体碳酸钙）、超微细碳酸钙（纳米级碳酸钙）等。由于在轻质碳酸钙生产中干燥的效果直接影响到最后产品的质量和成本，因此干燥设备应具有以下特点：

1）保证产品工艺质量的要求，干燥后的产品质量均匀；

2）适应物料的状态，如块状，膏状，粒状等；

3）干燥速率高，达到所需的生产能力；

4）热效率高，能耗低，而且稳定；

5）物料无损失，环境保护好；

6）投资低，操作安全可靠；

7）设备调控性能好；

8）设备适应能力强，可生产多品种轻质碳酸钙和活性碳酸钙，作到一机多用。

1应用于轻质碳酸钙的传统干燥设备浅析

目前应用于碳酸钙的干燥装置主要有转筒干燥器、闪蒸干燥器、列管式干燥器、厢式干燥器、喷雾干燥器和多层链带式干燥器等。

1.1转筒干燥器

转筒干燥器的主体是略带倾斜并能回转的圆筒体。目前应用较广的是采用燃煤的烟道气作为热源的间接加热型转筒干燥器。该设备用于轻质碳酸钙干燥，生产能力大，可连续生产，结构简单，操作方便。但该设备的缺点也十分明显：a.设备庞大，一次性投资多；b.安装、拆卸困难；c.热容量系数小，总传热系数低（约70~150W/m2.℃），热效率低（30~60%）；d.产品干燥不均匀，产品质量不均匀；e.烟道气流通过火管时很容易因温度过高以及腐蚀而破损，导致烟道气泄露到被干燥物料的空间中，影响产品的纯净度；f.产品易在传热表面结疤，脱落后形成黄色疤块，严重影响产品质量；g.从转筒至破碎、分筛、各环节的连接也不够理想，粉尘飞扬，造成环境污染。所以，转筒干燥器不是轻质碳酸钙干燥的理想设备。

1.2闪蒸干燥器

闪蒸干燥器是由丹麦Anhydro公司于1970年首先研制并投入生产的，全称为旋转气流快速干燥器（Spin-flashdryer）,闪蒸干燥器是其商品名。闪蒸干燥是流化床干燥和气流干燥的组合，且在一个干燥装置内实现。此设备应用于轻质碳酸钙行业，产品的分散性、细度、白度较好，但动力消耗高、微尘后处理设备庞大、生产成本及投资较大，且对粒度极细的纳米级碳酸钙等直接处理易在内壁结疤，强化器易堵塞和损坏，产品中常掺有黄色疤块，在轻质碳酸钙行业的推广应用也不很理想。

1.3列管式干燥器

列管式干燥器实际上是转筒干燥器的变型，由于采用了管束导热，大大增加了热传导的面积，大大减小了整体设备的体积，增加了热容系数，降低煤耗约20~30%，在保留了转筒干燥器优点的同时也克服了转筒干燥器的部分缺点。但该设备也具有较明显的缺点：a.水份控制较难，波动幅度较大；b.结构较为复杂，维修困难；c.随着运转时间的增加，导热油开始逐渐积碳，热阻增长，导热系数下降，干燥效率不断下降；d.高温导热油极易在动密封处冲漏，存在较大的安全隐患；e.单台设备产量低，无法满足轻质碳酸钙行业的要求。总之，目前轻质碳酸钙行业应用列管式干燥器的较少。

1.4厢式干燥器

厢式干燥器（工厂有时还称呼为烘房、烘箱）是最古老的干燥器之一，目前仍然被广泛应用。但在轻质碳酸钙行业应用上存在着较大的缺点：a.热效率低；b.劳动强度大，劳动条件极差；c.间歇操作，单批产量低。在轻质碳酸钙干燥中厢式干燥器正逐渐被其它新型干燥设备所代替。

1.5喷雾干燥器

喷雾干燥是采用雾化器将原料液分散为雾滴，并用热气体（空气或过热水蒸气）干燥雾滴而获得产品的一种干燥方法。由于雾滴群的表面积很大，物料所需的干燥时间很短，操作较灵活。但也存在如下缺点：a.料浆雾化前一般需加水调稀，这实际上大大增加了后续干燥的除水量，极大的浪费了热量，增加了动力消耗；b.但空气温度低于150℃时，容积传热系数较低（23~116W/(m3.K)），所用设备容积大；c.对气固混合物的分离要求较高，一般需要两级除尘；d.热效率不高，一般顺流塔型为30%~50%，逆流塔型为50%~75%。目前，轻质碳酸钙行业应用喷雾干燥器进行干燥的厂家极少。

1.6多层链带式干燥器

多层链带式干燥器是先将物料用特殊挤条式造粒设备成型，然后再在多层网带上一边被输送移动，一边被穿流而过的热风干燥。较之箱式干燥器，多层链带式干燥器由于采用网带自动进行翻动和移出物料，大大降低了劳动强度，同时热风穿流多次流过物料，提高了热效率，但由于仍属于对流型干燥，排出的尾气中夹带物料较多，较传导型干燥设备而言热效率仍较低；同时，由于干燥前经过成型处理，必然增加粉碎工段，增加了设备投资及运行成本，另外挤压成型过程对产品的分散性也有一定的影响。

2应用于轻质碳酸钙干燥中的新型干燥设备简介

由于传统干燥设备在轻质碳酸钙工业的应用上存在着这样或那样的弊端，因此轻质碳酸钙生产厂家希望能有一种新的设备代替原有的干燥设备来解决这些问题。根据生产厂家的要求及物料的特殊要求，我公司组织技术人员研究开发了应用于轻质碳酸钙干燥的新型干燥器―盘式连续干燥器及其与桨叶干燥器的组合型，代替传统的干燥器，经在数十家生产轻质碳酸钙、活性碳酸钙、纳米级碳酸钙、造纸专用钙及含镁碳酸钙的厂家使用，均取得了满意的结果，证明了在轻质碳酸钙干燥中盘式连续干燥器是优于其它干燥设备的。

2.1盘式连续干燥器

盘式连续干燥器是一种高效的传导型干燥设备。其主要由干燥盘、耙臂、装在耙臂上的若干耙叶、主轴、转动装置、外壳等组成。干燥盘分为大盘和小盘两种，其内通入加热介质。湿物料自加料器连续地加到干燥器上部第一层干燥盘上，带有耙叶的耙臂作回转运动使耙叶连续地翻抄物料。物料沿指数螺旋线流过干燥盘表面，在小干燥盘上物料被移送到外缘，并在外缘落到下方的大干燥盘外缘，在大干燥盘上物料向里移动并从大干燥盘的里缘落到下一层小干燥盘的里缘。由于大小干燥盘交替排列，物料得以连续地流过整个干燥器，而加热介质如饱和水蒸气、导热油等自每层干燥盘内通过与盘面上的物料进行热交换，使物料被自上而下移送过程中得到干燥，已干物料从最后一层干燥盘落到壳体的底层，最后被耙叶移送到出料口排出。湿份从物料中逸出，由设在顶盖上的排湿口排出。从底层排出的干物料可直接包装。整个干燥过程密闭操作。

其特点是：连续运行，热效率高，蒸发强度大，湿度梯度分布合理，动力消耗低，占地面积小，配置及操作控制简单，不需要复杂的尾气后处理设备，环境好，适用于碳酸钙等行业的干燥作业。但对含水量较高、粘度较大的纳米级碳酸钙、油墨钙及造纸钙等需要同双桨叶干燥器组合使用。

2.2双桨叶干燥器

双桨叶干燥器由夹套外壳、两个桨叶轴、驱动机构、顶盖、排湿系统等组成。外壳夹套和干燥输送轴内通入加热介质。湿物料从干燥器设在顶盖上的加料口加入干燥器内，在转动的干燥输送轴的推动下不断翻滚前进，物料在运动过程中被加热，进行传热传质完成干燥作业。根据被干燥物料的产量、性质、初始及最终含水量，确定干燥面积。双桨叶干燥器卧式工作，干燥完成后由干燥器另一端的底部出料口排出且同时完成输送过程。整个干燥过程密闭操作，从物料中释放出的水蒸汽由干燥器顶部的排气管直接排出，该尾气主要成份是水蒸汽，气速较低，不存在被干燥产品的夹带。

其特点是：能处理高含水量及粘度较大的物料；气体用量小，粉尘低，不使用收尘类的辅助设备；桨叶具有自洁能力；结构紧凑，占地面积小。但由于动力消耗偏大，干燥要求高时需两次干燥，故在纳米级碳酸钙、油墨钙及造纸钙等发粘且含水较高的物料干燥中是一种理想的预干燥设备，其与盘式连续干燥器组合使用，干燥效果较理想。

3盘式连续干燥器在碳酸钙工业中的应用

盘式连续干燥器自投入碳酸钙行业以来，已在多家生产碳酸钙的厂家得到成功应用。下面举例说明其在碳酸钙生产中的实际应用。

3.1盘式连续干燥器在轻质碳酸钙/活性碳酸钙上的应用

3.1.1项目：年产20000吨轻质碳酸钙干燥/活性碳酸钙干燥系统

3.1.2物料特性：

物料名称：轻质碳酸钙/活性碳酸钙

物料初始含水率：≤35%

产品含水率：≤0.3%

3.1.3设备选型

设备材质选择A型，即干燥器为全碳钢型。

3.1.4单台GDPG2500/20A型工大牌盘式连续干燥器的性能

干燥面积：87.5m2

干燥盘层数：20层

电机功率：11KW

主轴转速：1~9转/分

外形尺寸：φ2900×6259（H）

占地面积：11m2

3.1.5导热油炉选型（或用饱和水蒸汽作为热源）

年产20000吨轻质碳酸钙所需热量为1.4MW(1200000kcal/h),导热油进/出口温度为250℃/230℃。考虑到热油管道的散热以及导热油炉不能长期满负荷运行，热源选用出力为1.86MW(1600000kcal/h)的导热油炉一台。干燥每吨轻质碳酸钙能源消耗＜0.08吨煤。

3.1.6盘式连续干燥器干燥轻质碳酸钙的工艺流程简介

由固液分离岗位来的含湿量35%的湿物料，由输送器输送到位于盘式干燥器顶部的定量加料器中，再被定量加入干燥器内进行干燥作业。干燥盘内通入250℃的导热油进行干燥作业，物料在流动过程中完成传热传质过程，达到干燥的目的。已干物料在干燥器底部的排料口排出，从物料中逸出的湿汽被经过翅片散热器加热的热空气携带，通过设在盘式连续干燥器顶部的排湿口排出。见图1。

图1盘式连续干燥器干燥轻质碳酸钙的工艺流程图

3.1.7干燥后的轻质碳酸钙的质量指标为:

上表为某厂家使用盘式连续干燥器干燥后的轻质碳酸钙的质量指标，从数据可看出，产品达到了优等品级。采用此干燥流程及设备的生产厂家有：河北路德精细化工有限公司、浙江湖州微石华化工有限公司、保定红泉碳酸钙厂、井陉天顺钙业有限公司、井陉新秀林化工有限公司、建德双超建材有限公司、井陉九龙口碳酸钙厂和福建省永安市跃发轻钙有限公司等，并得到了使用厂家的一致好评。

3.1.8盘式连续干燥器在轻质碳酸钙/活性碳酸钙干燥中的应用特点

1）干燥能力大，单台设备可年产轻质碳酸钙20000多吨，满足了轻质碳酸钙生产线的要求。

2）产品质量好，碳酸钙进干燥器前含湿量33％左右，物料流向单一，无返混现象。物料加热时间基本相同，受热很均匀，一次干燥后成品含湿量≤0.3％,较好的保证了产品质量。

3）热效率高，能耗低。盘式连续干燥器是一种热传导式干燥设备，不存在气流干燥中由热风带走大量热量的弊端，干燥同种物料能耗费用是使用其它气流干燥或转筒干燥能耗费用的1/2~1/5（同等生产能力），大大降低了加工成本，增加了企业利润。

4）设备调控性能好。每层干燥盘皆可单独地通入加热介质对物料进行加热，通过调整料层厚度、主轴转速、耙臂数量、耙叶型式和尺寸，可使干燥过程达到最佳，物料接触加热盘面时间基本相同，受热很均匀。被干燥的物料不会发生过热现象。

5）连续进出料，提高了设备的使用效率，使生产能力大大提高。

6）设备适应能力强，可生产多品种轻质碳酸钙和活性碳酸钙，作到一机多用。

7）物料无损失，环境保护好。设备为密闭操作，减少了粉尘向空气中的扩散，达到了环保的要求。

3.2盘式连续干燥器在纳米级碳酸钙/含镁碳酸钙/造纸专用钙及油墨专用钙上的应用

3.2.1项目：年产5000吨纳米级碳酸钙干燥系统

3.2.2物料特性：

物料名称：纳米级碳酸钙

物料初始含水率：≤55%

产品含水率：≤0.3%

3.2.3设备选型

由于纳米级碳酸钙干燥前含水量较大，粒度较细，粘度较大，如单独采用盘式连续干燥器进行干燥，则会造成盘式连续干燥器上几层干燥盘物料粘盘、粘耙叶而无法正产运转，因此采用两级干燥，即双桨叶干燥器+盘式连续干燥器两级干燥。设备材质选择B型，即干燥器接触物料部分为304不锈钢，其余为碳钢。

3.2.4热源

采用供热能力为60万大卡的导热油炉一套（或采用2吨蒸汽锅炉一台），该系统装机容量为23.8KW,干燥每吨纳米级碳酸钙能源消耗＜0.12吨煤。

3.2.5盘式连续干燥器干燥纳米级碳酸钙的工艺流程简介

由固液分离岗位来的湿物料，被连续加入位于内加热双螺旋干燥器顶部的加料口内，在干燥输送轴的转动下被加入内加热双螺旋干燥器内进行干燥作业，物料在流动过程中完成传热传质过程，物料干燥后在干燥器底部的排料口排出，经破碎机破碎后，进入盘式干燥器内进行下一步干燥。两种干燥器内均通入导热油（或饱和水蒸气）作为传热介质进行干燥作业。从物料中逸出的湿汽被经过翅片散热器加热的热空气携带，通过设在干燥器顶部的排湿口排出。见图2。

3.2.6盘式连续干燥器在纳米级碳酸钙/含镁碳酸钙/造纸专用钙及油墨专用钙干燥上的应用特点

1）能耗低，操作费用低。由于两台干燥器均为传导型干燥器，其热效率较气流型干燥器高得多，经在纳米级碳酸钙干燥中测得的数据表明，使用本组合干燥系统干燥同种物料能耗费用是使用其它气流干燥系统能耗费用的1/3-1/5，大大降低了加工成本，增加了企业利润。

2）避免了使用单一干燥器的弊端。如果单一使用内加热双螺旋干燥器干燥或闪蒸等其它传统干燥器干燥物料，能耗消耗太大；如果单独使用盘式连续干燥器干燥湿含量较大粘度较大的这种物料，物料将会慢慢的粘在设备的盘面上，设备将无法正常运行。而这种组合形式正好解决了上述弊端。

3）设备适应能力强，可生产多品种纳米级碳酸钙、造纸专用钙及含镁碳酸钙，作到一机多用。

4）产品质量好。据某碳酸钙生产厂家测定，使用此组合干燥设备干燥出的油墨专用纳米级碳酸钙的白度值比使用旋转闪蒸干燥器干燥出的油墨专用纳米级碳酸钙的白度值高7个百分点。

此设备目前已在多家生产纳米级碳酸钙/含镁碳酸钙/造纸专用碳酸钙及油墨专用钙的厂家应用，如：北京化工建材厂（油墨钙和造纸钙）、井陉绵河镁盐化工有限公司（含镁碳酸钙）、山西兰花华明纳米材料有限公司（纳米级碳酸钙）和江西华明纳米碳酸钙有限公司（纳米级碳酸钙）等。

图2.盘式连续干燥器干燥纳米级碳酸钙的工艺流程图

参考文献

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