轻质碳酸钙（简称轻钙）是一种重要的工业原料，其生产工艺以碳化法为主，核心流程可分为以下环节：

一、核心生产工艺流程

石灰石煅烧‌

石灰石（CaCO₃）在900–1100℃高温下煅烧，分解为生石灰（CaO）和二氧化碳（CO₂）。

化学反应式：

\ce{CaCO3 ->[高温] CaO + CO2 ^}

煅烧设备多采用立窑，燃料为煤，石灰石与煤比例约为1:8–1:11‌。

生石灰消化‌

生石灰加水反应生成石灰乳（氢氧化钙悬浮液）：

\ce

C

a

O

+

H

2

O

−

>

C

a

(

O

H

)

2

\ceCaO+H2O−>Ca(OH)2

温度需控制在90℃左右，消化时间1.5–2小时，石灰乳浓度调至10–18波美度（Be°），并过滤去除杂质‌。

石灰乳碳化‌

向精制石灰乳中通入CO₂气体，生成碳酸钙沉淀：

\ce

C

a

(

O

H

)

2

+

C

O

2

−

>

C

a

C

O

3

v

+

H

2

O

\ceCa(OH)2+CO2−>CaCO3v+H2O

碳化塔内温度保持60–70℃，压力约0.08–0.1MPa，通过pH监测（终点pH≈7）控制反应完全性‌。

后处理工序‌

脱水‌：碳化浆料经离心机脱水，湿粉含水率降至32%–42%‌。

干燥‌：采用回转干燥炉，使含水率低于0.3%‌。

粉碎与分级‌：干燥后物料经粉碎、筛分，得到不同粒度的轻钙成品‌。

二、工艺控制要点

原料要求‌：石灰石碳酸钙含量需＞96%，杂质（镁、铁等）含量需严格控制‌。

碳化条件‌：CO₂浓度、通气速率和温度直接影响产品晶型（如方解石型或文石型）和粒径‌。

晶型控制‌：添加晶型控制剂（如硫酸、柠檬酸）可调节碳酸钙的形态（立方体、纺锤体等）‌。

三、替代工艺与节能减排技术

复分解法‌

通过碳酸钠与氯化钙反应直接生成碳酸钙沉淀，但成本较高，应用较少‌。

钢渣醋酸法‌

以钢渣为原料，经醋酸浸提钙离子后碳化，实现固废资源化‌。

节能减排措施‌

废水循环‌：碳化工段的上清液、过滤母液经处理后回用于消化工序，减少用水量‌。

粉尘控制‌：密闭研磨设备+布袋除尘，车间通风系统优化‌。

废渣利用‌：石灰石废渣用于建材生产，石膏废渣作土壤改良剂‌。

四、设备选型与生产优化

工序‌ ‌关键设备‌ ‌优化方向‌

煅烧 立窑/回转窑 余热回收，降低能耗

碳化 鼓泡塔/喷雾碳化塔 强化气液传质效率

干燥 回转干燥炉 尾气热能再利用

粉碎 气流粉碎机 粒度精准分级

总结

轻质碳酸钙的主流生产工艺以碳化法为核心，通过煅烧、消化、碳化、干燥四步实现转化。未来发展方向包括：

绿色工艺‌：推广钢渣等固废原料替代石灰石，降低环境负荷；

智能化控制‌：引入在线监测系统优化碳化反应精度；

高值化应用‌：通过表面改性开发专用碳酸钙（如造纸、橡胶用超细活性钙）‌。