许多地区优质石灰岩资源丰富,但大多数被生产低端水泥及冶金溶剂用氧化钙的大型企业掌控,导致大量优质石灰岩资源被低附加值利用,造成巨大浪费。许多新兴的轻质(纳米)碳酸钙企业无法分配或购买到优质的石灰岩原料,这大大限制了高端碳酸钙产业的发展,无法发挥优质石灰岩资源的优势。

  王伟等通过对山东省某灰岩矿的分析,结合矿石品级情况,有针对性地提出了不同品级的矿石可生产建筑砂石骨料、硫铝酸盐水泥、石灰、高活性石灰和纳米碳酸钙等产品。

  山东省《某矿区灰岩矿详查报告》圈定了1个熔剂用灰岩矿层,2个熔剂用白云质灰岩矿层,其中熔剂用灰岩矿矿石量12565.5万t,组分平均含量CaO 52.05%,MgO 1.68%,SiO2 1.82%;熔剂用白云质灰岩矿矿石量2994.6万t,组分平均含量CaO+MgO为52.91%,MgO 4.57%,SiO2 1.98%。

  经初步计算,熔剂用灰岩矿可利用资源量为12314.19万t,可采资源量为11698.48万t;熔剂用白云质灰岩矿可利用资源量为2934.71万t,可采资源量为2787.97万t。

  根据矿山储量及分布,结合市场需求和企业自身发展需要,同时为了使资源得到更加充分的利用,经研究确定矿山开采规模为650万t/a。

  建筑砂石骨料项目利用石灰石I做原料,采用一级破碎→二级破碎→一级筛分→制砂→细筛筛分工艺,每年可以生产320万t砂石骨料,28万t机制砂,52万t细粉料。砂石骨料生产线项目采用的主要设备为:一级破碎采用一台反击式破碎机,生产能力为1000t/h;二级破碎采用一台反击式破碎机,生产能力为500t/h;—级筛分采用两台振动筛,生产能力为1000t/h;制砂采用1台制砂机,生产能力为500t/h;细筛筛分采用一台超细筛分机,生产能力为500t/h。

  本项目以石灰石细粉料、铝矾土和石膏三种材料为原料,生产工艺系统主要包括:1)生料制备,采用立磨粉磨系统制备生料。2)熟料烧成系统:采用回转窑烧成系统,窑尾采用单系列五级旋风预热器和TTF分解炉,窑头燃烧器采用新型双旋流煤粉燃烧器。3)熟料冷却系统,选用全新的第四代篦式冷却机对硫铝酸盐水泥熟料进行冷却;4)水泥粉磨系统:水泥粉磨系统采用Φ3.2×13m水泥粉磨系统,采用DFM34II-00风选磨作为预破碎设备。

  硫铝酸盐水泥项目年需石灰石细粉料60万t,每年可生产30万t硫铝酸盐特种水泥熟料。项目投资13000万元,年销售收人27000万元,年利税总额14000万元,劳动定员80人。

  本项目以CaO>52%的石灰石为原料,采用竖式预热器-回转窑-竖式冷却器工艺生产石灰。主要生产工艺流程为:原料由料仓经下料溜管导入预热器内,由回转窑传入的高温烟气将物料预热至1000t以上,使石灰石发生部分分解,经液压推杆依次推入回转窑尾部,经回转窑高温煅烧后卸入冷却器内,通过冷却系统冷却,将物料冷却至+60℃以下排出冷却器。冷却后的石灰经链板输送机、斗式提升机、带式输送机输送至各成品石灰库。主要设备:预热器4台;回转窑4台;竖式冷却器4台。

  本项目主要工艺特点是集结了竖窑预热效果好、热耗低,回转窑温场均勻、活性度高的各自优点,采用了带竖式预热器和竖式冷却器的回转窑煅烧石灰石,达到节能、环保、活性度好的生产要求。项目年需石灰石原料180万t,年可生产石灰90万t。项目总投资23630万元,年销售收入共计49500万元,年利税总额22500万元,劳动定员120人。

  本项目利用“外燃式回转窑高温煅烧”专利技术生产高活性石灰并捕集纯化CO2。采用外燃式回转窑加热分解石灰石,燃料在窑外燃烧,石灰石在窑内分解产生高活性石灰和CO2气体。CO2气体自窑内抽出后经捕集纯化加工成为液态CO2和固态干冰,捕集纯化CO2。

  其主要生产系统包括外燃式回转窑煅烧石灰石生产高活性石灰系统、CO2捕集纯化系统、余热发电系统等,主要生产设备:外燃窑4台;吸附床4台;精馏塔2台;CO2压缩机2台;干冰机32台。项目建成投产后,年需高品质石灰石(CaO>53%)70万t,年可生产高活性石灰30万t,年捕集纯化CO2 20万t。本项目总投资为51224万元,年销售收入可达51600万元,利税总额21500万元,劳动定员150人。

  纳米碳酸钙广泛应用于橡胶、塑料、油墨、涂料、医药等行业。据有关资料显示,未来几年纳米碳酸钙的需求量将以年均20%以上的速度增长。

  纳米碳酸钙的生产工艺主要运用碳化法。本项目采用在一定浓度的Ca(OH)2悬浮液中通入CO2气体进行碳化。通过控制Ca(OH)2悬浮液的温度、CO2气体的流量来控制碳酸钙晶核的成核速率。在碳化至形成一定数量的晶核后,转化为控制晶体生长,然后加入晶形调节剂控制各晶面的生长,从而达到形貌可控;继续碳化至终点,加入分散剂,调节粒子表面电荷,获得均分散的立方形碳酸钙纳米颗粒。然后将均分散的立方形纳米碳酸钙颗粒进行液相表面包覆处理。所获得的纳米活性碳酸钙粒子在25-100nm,比表面积>25m2/g,且无团聚现象。

  本项目采用消化机(2台)进行消化、冷冻机(2台)进行精制、搅拌釜(8台)进行碳化、压滤机(4台)进行压滤、干燥机(2台)进行干燥。本项目可以利用外燃式回转窑生产的高活性石灰和CO2气体,年需高活性石灰4万t、CO2气体4万t,年可生产纳米碳酸钙6万t。本项目总投资为10820万元,年销售收入可达14400万元,利税总额3600万元,劳动定员120人。

  本项目通过对矿石的分级,分别提出了相应的利用方案,使得石灰石资源得到了最大化利用,提高了项目经济效益。项目采用先进的生产技术,不仅充分利用了矿石资源,而且通过捕集纯化CO2气体,极大降低了CO2排放量,增加了企业效益。项目全部建成后,共需投资12.4亿元,可实现年销售收人19.5亿元,年利税总额9亿元,新增就业590余人。