專利名稱：納米級(jí)超細(xì)碳酸鈣的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳酸鈣的制備方法，特別是一種制備納米級(jí)碳酸鈣的方法。
背景技術(shù)：
碳酸鈣CaCO3是一種重要的無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品，它廣泛的用于橡膠、塑料、油墨、造紙、涂料、醫(yī)藥、食品、飼料等行業(yè)。全世界每年碳酸鈣CaCO3在紙張中的用量約1100萬(wàn)噸，占碳酸鈣CaCO3填料總量的60％以上，用于塑料的約150萬(wàn)噸以上。超細(xì)CaCO3其粒徑小于0.1um，即納米CaCO3，用于塑料、橡膠和紙張中，不僅可以起增容降價(jià)作用，而且還具有補(bǔ)強(qiáng)作用。因此，超細(xì)CaCO3的研制、開發(fā)，受到了國(guó)內(nèi)外的關(guān)注。
目前，國(guó)內(nèi)外普遍采用“碳化法”制備碳酸鈣CaCO3如王玉紅，陳建峰，賈志謙，鄭沖在《化學(xué)反應(yīng)工程與工藝》，1997，13(2)，141-146上發(fā)表的“旋轉(zhuǎn)填充床新型反應(yīng)器中合成納米CaCO3過(guò)程特性研究”。在制備超細(xì)CaCO3過(guò)程中，Ca(OH)2的懸浮液與CO2氣體反應(yīng)的碳化過(guò)程是最為關(guān)鍵的一個(gè)步驟。根據(jù)此方面的研究報(bào)道，碳化反應(yīng)過(guò)程的控制步驟主要是吸收反應(yīng)過(guò)程。傳統(tǒng)的CaCO3制備方法碳化反應(yīng)在帶攪拌的鼓泡塔或釜式反應(yīng)器或噴灑塔中進(jìn)行。由于氣相分布的不均勻性及氣、液相界面積較小，使碳化反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)、產(chǎn)品顆粒較大、顆粒粒徑分布較寬，難以制備出高檔超細(xì)產(chǎn)品。因此十分迫切需要研究開發(fā)新技術(shù)，在超重力場(chǎng)中進(jìn)行碳化反應(yīng)的研究顯示出很好的前景，可以制備出納米碳酸鈣產(chǎn)品。如陳建峰等申請(qǐng)專利的“超細(xì)碳酸鈣的制備方法”，專利申請(qǐng)?zhí)朲L95105343.4，CN1116185A，公開了一種利用超重力場(chǎng)制取納米碳酸鈣的方法，該方法主要特點(diǎn)是使用的碳化反應(yīng)器為旋轉(zhuǎn)填充床RPB，反應(yīng)物系在旋轉(zhuǎn)填充床RPB中反應(yīng)生成出超細(xì)顆粒，致使裝置容易堵塞。RPB裝置對(duì)于具有超細(xì)顆粒的體系來(lái)說(shuō)存在易堵塞的缺點(diǎn)。傳統(tǒng)制備碳酸鈣的技術(shù)的碳化反應(yīng)器為帶攪拌的鼓泡塔或釜式反應(yīng)器或噴灑塔，由于在帶攪拌的鼓泡塔或釜式反應(yīng)器或噴灑塔中，氣液固相間的傳質(zhì)速率較慢，微觀尺度上反應(yīng)物混合不均勻即混合差，因而制得的產(chǎn)品存在許多缺點(diǎn)1、如中國(guó)專利93108625.6，日本專利93,228,730和93,221,634等專利方法制得的粒徑一般在0.1um-幾個(gè)um；2、如中國(guó)專利93108625.6和華東化工學(xué)院學(xué)報(bào)卷19期5頁(yè)550-556上刊登的制備方法其碳化時(shí)間長(zhǎng)，常常需要幾個(gè)小時(shí)，生產(chǎn)效率低，能耗大；3、粒徑分布不夠均勻。阻礙了碳酸鈣產(chǎn)品品位和質(zhì)量的提高及工業(yè)化應(yīng)用，此外傳統(tǒng)技術(shù)所用攪拌釜或鼓泡塔所占空間較大。
日本在超細(xì)CaCO3的研制、生產(chǎn)、應(yīng)用方面處于國(guó)際領(lǐng)先地位，現(xiàn)已有仿錘形、立方形、針形、球形、鏈鎖形及無(wú)定形等形態(tài)及表面改性的品種達(dá)50余種。美國(guó)著重超細(xì)CaCO3在造紙和涂料上的應(yīng)用，英國(guó)主要研制涂料專用超細(xì)CaCO3，近20年來(lái)英國(guó)在汽車專用塑料用CaCO3中占?jí)艛嗟匚?。上述日、美、英所用技術(shù)都是采用攪拌釜或鼓泡塔等在常重力場(chǎng)中的碳化反應(yīng)器技術(shù)，一般不能制備出小于50nm的碳酸鈣，更難以制備出30nm的碳酸鈣產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種采用螺旋通道型旋轉(zhuǎn)床RBHC超重力反應(yīng)器制備納米級(jí)超細(xì)碳酸鈣的制備方法。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的采用螺旋通道型旋轉(zhuǎn)床超重力反應(yīng)器制備納米級(jí)超細(xì)碳酸鈣，螺旋通道型旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為200-10000rpm，含CO2的氣體流量以標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的純CO2計(jì)控制在0.1-20m3/hKgCaO，溫度為0-100℃的狀況下，將含CO2的氣體與含Ca(OH)2的石灰乳懸浮液分別由進(jìn)氣口和進(jìn)液管通入反應(yīng)器的轉(zhuǎn)子內(nèi)，在反應(yīng)器轉(zhuǎn)子的螺旋通道內(nèi)進(jìn)行氣-液-固多相的傳質(zhì)反應(yīng)，即碳化反應(yīng)，反應(yīng)后的乳濁液由旋轉(zhuǎn)床底部出料口排出，經(jīng)過(guò)濾、干燥后即得到納米級(jí)超細(xì)碳酸鈣；所述含CO2的氣體為工業(yè)純的CO2或是CO2含量在5％以上的混合氣體。
間歇式或分批式工作的工藝過(guò)程從反應(yīng)器排料口排出的乳濁液進(jìn)入循環(huán)貯槽13后經(jīng)泵12又使之從液體進(jìn)料口返回到旋轉(zhuǎn)床繼續(xù)進(jìn)行碳化反應(yīng)，反復(fù)數(shù)次后停機(jī)，從循環(huán)貯槽13內(nèi)取出反應(yīng)后生成的乳濁液，進(jìn)行過(guò)濾、干燥后即得到納米級(jí)超細(xì)碳酸鈣。
連續(xù)工作的工藝過(guò)程將含CO2的氣體與含Ca(OH)2的石灰乳懸浮液分別由進(jìn)氣口和進(jìn)液管源源不斷地通入反應(yīng)器的轉(zhuǎn)子內(nèi)，從反應(yīng)器的排料口連續(xù)排出的乳濁液，并對(duì)排出的乳濁液連續(xù)進(jìn)行過(guò)濾、干燥處理工序，連續(xù)不斷地制得納米級(jí)超細(xì)碳酸鈣。
上述制備方法的的優(yōu)選工藝參數(shù)為碳化反應(yīng)的溫度為10-90℃，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度為500-3000rpm，含CO2的氣體的流量以標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的純CO2計(jì)控制在0.5-3.5m3/hKgCaO。在碳化反應(yīng)過(guò)程中，添加分散劑、或晶形控制劑、或晶體抑制劑或其任意組合。
其間歇式優(yōu)選工藝流程是將CaO用水消化，形成石灰Ca(OH)2懸浮液，經(jīng)過(guò)濾除去雜質(zhì)，置于循環(huán)貯槽13中，通過(guò)泵12將Ca(OH)2懸浮液從螺旋通道型旋轉(zhuǎn)床的進(jìn)液口8，經(jīng)分布器15，進(jìn)入轉(zhuǎn)子5的螺旋通道內(nèi)；含CO的2氣體從氣源減壓后，以0.6m3/h流量與空氣1.8m3/h混合后，從進(jìn)氣口3連續(xù)通入反應(yīng)器轉(zhuǎn)子5的螺旋通道內(nèi)，含CO2的氣體與含Ca(OH)2的懸浮液在旋轉(zhuǎn)著的螺旋通道內(nèi)進(jìn)行碳化反應(yīng)，生成納米級(jí)碳酸鈣超細(xì)顆粒，控制旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速在900-1500rpm，反應(yīng)后生成的乳濁液由旋轉(zhuǎn)床底部左排料口14和右排料口16排出。反應(yīng)后生成的乳濁液由旋轉(zhuǎn)床底部左排料口14和右排料口16排出進(jìn)入循環(huán)貯槽13，通過(guò)泵12反復(fù)循環(huán)，與CO2氣體在旋轉(zhuǎn)床的螺旋通道內(nèi)進(jìn)行傳質(zhì)-反應(yīng)，經(jīng)過(guò)8-16min，乳濁液的pH值變?yōu)?-8后停機(jī)，將生成的乳濁液進(jìn)行過(guò)濾、干燥后，制備出呈立方晶形的超細(xì)碳酸鈣的平均粒徑約為60nm。
當(dāng)將反應(yīng)溫度控制在20-30℃之間，反應(yīng)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，在循環(huán)貯槽13中加入晶體抑制劑如硫酸鋁溶液10ml，反復(fù)循環(huán)約9-10min，經(jīng)碳化反應(yīng)即得到平均粒徑約為30nm的碳酸鈣。
當(dāng)CO2氣體以0.6m3/h-3m3/h從進(jìn)氣口3連續(xù)通入反應(yīng)器轉(zhuǎn)子5的螺旋通道內(nèi)，不與空氣混配，碳化完全，可以得到碳酸鈣的平均粒徑約為50-60nm。
當(dāng)空氣流量8m3/h，CO2氣體以0.24m3/h連續(xù)通入，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速控制在1000rpm，經(jīng)過(guò)27min和25min，碳化反應(yīng)停止，分別可以得到球形和片狀形晶型的超細(xì)碳酸鈣。
其連續(xù)作業(yè)的工藝流程是通過(guò)泵12將Ca(OH)2懸浮液連續(xù)從貯槽經(jīng)螺旋通道型旋轉(zhuǎn)床的進(jìn)液口8經(jīng)分布器15進(jìn)入轉(zhuǎn)子5的螺旋通道內(nèi)；保持CO2氣體以3m3/h從進(jìn)氣口3連續(xù)通入反應(yīng)器轉(zhuǎn)子5的螺旋通道內(nèi)，旋轉(zhuǎn)床的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為1200rpm，在含Ca(OH)2的懸浮液中加入晶體抑制劑，碳化反應(yīng)后的乳濁液直接從左排料口14和右排料口16排出，不再反復(fù)循環(huán)進(jìn)行反應(yīng)；排出的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)分離、過(guò)濾、干燥，得到的碳酸鈣的平均粒徑約為30nm。
由此可知，此發(fā)明是在對(duì)離心力場(chǎng)強(qiáng)化傳質(zhì)過(guò)程進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上發(fā)明出的采用高效螺旋通道型旋轉(zhuǎn)床超重力場(chǎng)反應(yīng)器進(jìn)行碳化反應(yīng)制取納米碳酸鈣的方法。本發(fā)明利用離心力場(chǎng)產(chǎn)生的超重力環(huán)境極大地強(qiáng)化碳化反應(yīng)的傳質(zhì)-反應(yīng)過(guò)程，加大了傳質(zhì)-反應(yīng)速度，碳化反應(yīng)時(shí)間比現(xiàn)有傳統(tǒng)方法縮短5-10倍；也強(qiáng)化了過(guò)程的微觀混合，在不添加晶體生長(zhǎng)抑制劑的情況下，即可得到納米級(jí)10-100nm的超細(xì)碳酸鈣顆粒，且粒徑分布均勻，大大提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的品質(zhì)；同時(shí)，還可以節(jié)省反應(yīng)裝置的投資，縮小了反應(yīng)器所占空間。它也可以制備出立方形、球形和片狀形等不同晶型的納米碳酸鈣。采用新型螺旋通道型旋轉(zhuǎn)床(RBHC)超重力反應(yīng)器，具有與現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)填充床RPB相比不易堵塞等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的間歇式工藝流程圖；圖2是本發(fā)明的連續(xù)式工藝流程圖；圖3是實(shí)施例1的電鏡照片TEM；圖4是實(shí)施例2的電鏡照片TEM；圖5是實(shí)施例3的電鏡照片TEM；圖6是實(shí)施例4的電鏡照片TEM。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明包括碳化反應(yīng)及產(chǎn)品的后處理工序，采用螺旋通道型旋轉(zhuǎn)床RBHC超重力反應(yīng)器取代傳統(tǒng)的攪拌釜或鼓泡塔、噴灑塔作為碳化反應(yīng)的反應(yīng)器。將含CO2的氣體與含Ca(OH)2的石灰乳懸浮液分別由進(jìn)氣口和進(jìn)液管通入旋轉(zhuǎn)床，在旋轉(zhuǎn)床的螺旋通道中進(jìn)行氣-液-固多相的傳質(zhì)-反應(yīng)過(guò)程，即發(fā)生碳化反應(yīng)，反應(yīng)后的乳濁液由旋轉(zhuǎn)床底部出料口排出。其中，螺旋通道型旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為200-10000rpm，氣體的流量以標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的純CO2計(jì)控制在0.1-20m3/hKgCaO。上述含CO2的氣體可以是工業(yè)純的CO2或是CO2含量在5％以上的混合氣體。例如經(jīng)脫硫除塵凈化后的煙道氣也可以。
本發(fā)明的方法對(duì)碳化反應(yīng)的溫度沒(méi)有特殊要求，以10-90℃為好。碳化反應(yīng)溫度一般要求＜90℃，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度最好在500-3000rpm。氣體的流量以標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的純CO2計(jì)控制在0.5-3.5m3/hKgCaO。
如圖1可知，從排料口排出的乳濁液，經(jīng)循環(huán)貯槽從液體進(jìn)料口返回到旋轉(zhuǎn)床繼續(xù)進(jìn)行碳化反應(yīng)，反復(fù)多次，直至乳濁液的pH值變?yōu)?左右，表明碳化反應(yīng)進(jìn)行完全，產(chǎn)品進(jìn)入過(guò)濾、干燥等后續(xù)處理工序，得到納米級(jí)超細(xì)碳酸鈣。此為本發(fā)明的間歇制備工藝。
如圖2可知，從排料口排出的乳濁液，直接進(jìn)入過(guò)濾、干燥等后續(xù)處理工序，得到納米級(jí)超細(xì)碳酸鈣。此為本發(fā)明的連續(xù)式制備工藝。
針對(duì)以上兩種工藝流程，在碳化反應(yīng)過(guò)程中，添加分散劑、晶形控制劑，可使顆粒進(jìn)一步細(xì)化，并控制碳酸鈣晶體形狀。
實(shí)施例1由圖1可知利用本發(fā)明間歇式即半分批式工藝流程過(guò)程。稱取一定量的CaO用33L水消化，形成石灰乳濁液，經(jīng)過(guò)濾除去雜質(zhì)，置于循環(huán)貯槽13中，Ca(OH)2懸浮液通過(guò)水泵12、閥11、流體流量計(jì)10從螺旋通道型旋轉(zhuǎn)床的進(jìn)液口8，經(jīng)分布器15，進(jìn)入轉(zhuǎn)子5的螺旋通道內(nèi)；CO2氣體從鋼瓶氣源減壓后，以0.6m3/h流量與空氣1.8m3/h混合后，經(jīng)氣閥1、氣體流量計(jì)2從進(jìn)氣口3和9連續(xù)從螺旋通道外側(cè)通入旋轉(zhuǎn)床RBHC的轉(zhuǎn)子5的螺旋通道內(nèi)，含CO2的氣體與含Ca(OH)2的懸浮液在旋轉(zhuǎn)著的螺旋通道內(nèi)進(jìn)行碳化反應(yīng)，生成納米級(jí)碳酸鈣超細(xì)顆粒，剩余廢氣從螺旋通道的中央通向廢氣排口7經(jīng)閥6排出。工作過(guò)程中，使轉(zhuǎn)子5旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速控制在1200rpm，反應(yīng)后的乳濁液由旋轉(zhuǎn)床底部左排料口14和右排料口16，進(jìn)入循環(huán)貯槽13，再通過(guò)泵12反復(fù)循環(huán)，在旋轉(zhuǎn)床的螺旋通道內(nèi)與CO2氣體進(jìn)行傳質(zhì)-反應(yīng)。經(jīng)過(guò)12min，乳濁液的pH值變?yōu)?-8，表明碳化反應(yīng)進(jìn)行完全，經(jīng)過(guò)濾、干燥后，取樣作透射電鏡分析，從TEM照片上可以得出制備的超細(xì)碳酸鈣的平均粒徑約為60nm，晶體為立方形。上述碳化反應(yīng)在室溫下進(jìn)行。
實(shí)施例2除下述變化外，其余同實(shí)施例1。反應(yīng)溫度在20-30℃之間，反應(yīng)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，在循環(huán)貯槽13中加入晶體抑制劑硫酸鋁溶液10ml。反復(fù)循環(huán)約9-10min，碳化反應(yīng)完全，得到的碳酸鈣平均粒徑約為30nm。
實(shí)施例3除下述變化外，其余同實(shí)施例1。CO2氣體以0.6m3/h-3m3/h連續(xù)不斷地通入RBHC中，不與空氣混配，碳化完全，可以得到碳酸鈣的平均粒徑約為50-60nm。
實(shí)施例4除下述變化外，其余同實(shí)施例1。空氣流量8m3/h，CO2氣體以0.24m3/h連續(xù)通入，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速控制在1000rpm，經(jīng)過(guò)27min和25min，碳化反應(yīng)停止，分別可以得到球形和片狀形晶型的超細(xì)碳酸鈣。在球形和片狀形晶型的超細(xì)碳酸鈣的制備過(guò)程中，在含Ca(OH)2的懸浮液中，分別加入了不同的添加劑，控制的反應(yīng)溫度和條件也不同。
實(shí)施例5即本發(fā)明的連續(xù)式工藝流程。由圖2可知，除下述變化外，其余同實(shí)施例1。保持CO2氣體以3m3/h連續(xù)通入RBHC旋轉(zhuǎn)床中，旋轉(zhuǎn)床螺旋通道的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為1200rpm，在含Ca(OH)2的懸浮液中加入晶體抑制劑，碳化反應(yīng)后的乳濁液直接從左排料口14和右排料口16排出，不再反復(fù)循環(huán)進(jìn)行反應(yīng)。排出的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)分離、過(guò)濾、干燥，得到的碳酸鈣的平均粒徑約為30nm。
綜上所述，本發(fā)明主要是采用了一種新型高效的螺旋通道型旋轉(zhuǎn)床超重力反應(yīng)器進(jìn)行碳化反應(yīng)，利用該裝置產(chǎn)生的超重力環(huán)境，極大地強(qiáng)化了碳化反應(yīng)的傳質(zhì)-反應(yīng)過(guò)程，可以在分子尺度上有效地控制反應(yīng)過(guò)程和結(jié)晶過(guò)程，從而制備出納米碳酸鈣晶體顆粒。該新技術(shù)與現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外采用的傳統(tǒng)工藝相比，具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)(1)碳化時(shí)間比傳統(tǒng)工藝縮短4-10倍，生產(chǎn)效率極大提高；(2)產(chǎn)品粒度分布均勻，粒度分布窄，產(chǎn)品品質(zhì)高；(3)在無(wú)晶體生長(zhǎng)抑制劑添加情況下，可以制得平均粒徑在20-30納米碳酸鈣顆粒；在晶體生長(zhǎng)抑制劑添加情況下，可以制得比在同樣條件下平均粒徑更小的納米碳酸鈣顆粒；(4)生產(chǎn)成本低，反應(yīng)裝置體積小，能耗低，投資省，單位設(shè)備產(chǎn)量大等，工藝流程基本與傳統(tǒng)工藝相同，不同的是利用超重力場(chǎng)制備納米碳酸鈣，采用特殊的新型高效螺旋通道型旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)裝置(RBHC)為碳化反應(yīng)器。其產(chǎn)品質(zhì)量可以優(yōu)于化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T2776-1996，并可根據(jù)需要制得不同晶型的納米碳酸鈣產(chǎn)品。(5)新型高效螺旋通道型旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)裝置(RBHC)與旋轉(zhuǎn)填充床(RPB)比較不易堵塞。本發(fā)明工藝方法還可以用于制備其類似的納米級(jí)粉體材料。
權(quán)利要求
1.一種納米級(jí)超細(xì)碳酸鈣的制備方法，其特征是采用螺旋通道型旋轉(zhuǎn)床超重力反應(yīng)器制備納米級(jí)超細(xì)碳酸鈣，螺旋通道型旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為200-10000rpm，含CO2的氣體流量以標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的純CO2計(jì)控制在0.1-20m3/hKgCaO，溫度為0-100℃的狀況下，將含CO2的氣體與含Ca(OH)2的石灰乳懸浮液分別由進(jìn)氣口和進(jìn)液管通入反應(yīng)器的轉(zhuǎn)子內(nèi)，在反應(yīng)器轉(zhuǎn)子的螺旋通道內(nèi)進(jìn)行氣-液-固多相的傳質(zhì)反應(yīng)，即碳化反應(yīng)，反應(yīng)后的乳濁液由旋轉(zhuǎn)床底部出料口排出，經(jīng)過(guò)濾、干燥后即得到納米級(jí)超細(xì)碳酸鈣；所述含CO2的氣體為工業(yè)純的CO2或是CO2含量在5％以上的混合氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述納米級(jí)超細(xì)碳酸鈣的制備方法，其特征是從反應(yīng)器排料口排出的乳濁液進(jìn)入循環(huán)貯槽[13]后經(jīng)泵[12]又使之從液體進(jìn)料口返回到旋轉(zhuǎn)床繼續(xù)進(jìn)行碳化反應(yīng)，反復(fù)數(shù)次后停機(jī)，從循環(huán)貯槽[13]內(nèi)取出反應(yīng)后生成的乳濁液，進(jìn)行過(guò)濾、干燥后即得到納米級(jí)超細(xì)碳酸鈣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述納米級(jí)超細(xì)碳酸鈣的制備方法，其特征是將含CO2的氣體與含Ca(OH)2的石灰乳懸浮液分別由進(jìn)氣口和進(jìn)液管源源不斷地通入反應(yīng)器的轉(zhuǎn)子內(nèi)，從反應(yīng)器的排料口連續(xù)排出的乳濁液，并對(duì)排出的乳濁液連續(xù)進(jìn)行過(guò)濾、干燥處理工序，連續(xù)不斷地制得納米級(jí)超細(xì)碳酸鈣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、或2、或3所述納米級(jí)超細(xì)碳酸鈣的制備方法，其特征是碳化反應(yīng)的溫度為10-90℃，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度為500-3000rpm，含CO2的氣體的流量以標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的純CO2計(jì)控制在0.5-3.5m3/hKgCaO；在碳化反應(yīng)過(guò)程中，添加分散劑、或晶形控制劑、或晶體抑制劑或其任意組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述納米級(jí)超細(xì)碳酸鈣的制備方法，其特征是將CaO用水消化，形成石灰Ca(OH)2懸浮液，經(jīng)過(guò)濾除去雜質(zhì)，置于循環(huán)貯槽[13]中，通過(guò)泵[12]將Ca(OH)2懸浮液從螺旋通道型旋轉(zhuǎn)床的進(jìn)液口[8]，經(jīng)分布器[15]，進(jìn)入轉(zhuǎn)子[5]的螺旋通道內(nèi)；含CO的2氣體從氣源減壓后，以0.6m3/h流量與空氣1.8m3/h混合后，從進(jìn)氣口[3]連續(xù)通入反應(yīng)器轉(zhuǎn)子[5]的螺旋通道內(nèi)，含CO2的氣體與含Ca(OH)2的懸浮液在旋轉(zhuǎn)著的螺旋通道內(nèi)進(jìn)行碳化反應(yīng)，生成納米級(jí)碳酸鈣超細(xì)顆粒，控制旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速在900-1500rpm，反應(yīng)后生成的乳濁液由旋轉(zhuǎn)床底部左排料口[14]和右排料口[16]排出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述納米級(jí)超細(xì)碳酸鈣的制備方法，其特征是反應(yīng)后生成的乳濁液由旋轉(zhuǎn)床底部左排料口[14]和右排料口[16]排出進(jìn)入循環(huán)貯槽[13]，通過(guò)泵[12]反復(fù)循環(huán)，與CO2氣體在旋轉(zhuǎn)床的螺旋通道內(nèi)進(jìn)行傳質(zhì)-反應(yīng)，經(jīng)過(guò)8-16min，乳濁液的pH值變?yōu)?-8后停機(jī)，將生成的乳濁液進(jìn)行過(guò)濾、干燥后，制備出呈立方晶形的超細(xì)碳酸鈣的平均粒徑約為60nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述納米級(jí)超細(xì)碳酸鈣的制備方法，其特征是反應(yīng)溫度控制在20-30℃之間，反應(yīng)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，在循環(huán)貯槽[13]中加入晶體抑制劑如硫酸鋁溶液10ml，反復(fù)循環(huán)約9-10min，經(jīng)碳化反應(yīng)即得到平均粒徑約為30nm的碳酸鈣。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述納米級(jí)超細(xì)碳酸鈣的制備方法，其特征是CO2氣體以0.6m3/h-3m3/h從進(jìn)氣口[3]連續(xù)通入反應(yīng)器轉(zhuǎn)子[5]的螺旋通道內(nèi)，不與空氣混配，碳化完全，可以得到碳酸鈣的平均粒徑約為50-60nm。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述納米級(jí)超細(xì)碳酸鈣的制備方法，其特征是空氣流量8m3/h，CO2氣體以0.24m3/h連續(xù)通入，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速控制在1000rpm，經(jīng)過(guò)27min和25min，碳化反應(yīng)停止，分別可以得到球形和片狀形晶型的超細(xì)碳酸鈣。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述納米級(jí)超細(xì)碳酸鈣的制備方法，其特征是通過(guò)泵[12]將Ca(OH)2懸浮液連續(xù)從貯槽經(jīng)螺旋通道型旋轉(zhuǎn)床的進(jìn)液口[8]經(jīng)分布器[15]進(jìn)入轉(zhuǎn)子[5]的螺旋通道內(nèi)；保持CO2氣體以3m3/h從進(jìn)氣口[3]連續(xù)通入反應(yīng)器轉(zhuǎn)子[5]的螺旋通道內(nèi)，旋轉(zhuǎn)床的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為1200rpm，在含Ca(OH)2的懸浮液中加入晶體抑制劑，碳化反應(yīng)后的乳濁液直接從左排料口[14]和右排料口[16]排出，不再反復(fù)循環(huán)進(jìn)行反應(yīng)；排出的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)分離、過(guò)濾、干燥，得到的碳酸鈣的平均粒徑約為30nm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種碳酸鈣的制備方法，特別是一種制備納米級(jí)碳酸鈣的方法。它主要是解決目前生產(chǎn)納米碳酸鈣的碳化時(shí)間長(zhǎng)，效率低，粒徑不均勻等技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明采用螺旋通道型旋轉(zhuǎn)床超重力反應(yīng)器制備納米級(jí)超細(xì)碳酸鈣，螺旋通道型旋轉(zhuǎn)床反應(yīng)器的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為200－10000rpm，含CO
文檔編號(hào)B01J2/12GK1461731SQ0211417
公開日2003年12月17日 申請(qǐng)日期2002年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月31日
發(fā)明者周繼承, 熊雙喜, 廖立明 申請(qǐng)人:湘潭大學(xué)