一種節(jié)能型納米碳酸鈣的碳化反應(yīng)器及制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種節(jié)能型納米碳酸鈣的制備方法，主要步驟為碳化時(shí)首先將壓縮后的窯氣用深井水冷卻至25℃以下，在碳化過(guò)程中，窯氣直接冷卻碳化的漿料，增加了冷卻的效果，直接吸收掉漿料在碳化過(guò)程中產(chǎn)生的熱量，有效控制碳化漿料的溫度。碳化時(shí)當(dāng)窯氣從傘形氣體分布器四周進(jìn)入外桶與內(nèi)筒的夾層時(shí)，帶動(dòng)夾層間的漿料自下而上運(yùn)動(dòng)，并在多孔螺旋擋板的作用下，一方面氣液通過(guò)螺旋擋板的多孔時(shí)，使較大的氣泡分割變小；另一方面上升的氣液，在螺旋擋板的作用下，形成旋渦，強(qiáng)化混合效果。在夾層間上升的漿料，又通過(guò)內(nèi)筒返回至底部，形成漿料的循環(huán)碳化過(guò)程，有利窯氣的吸收，加速碳化過(guò)程。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種節(jié)能型納米碳酸鈣的碳化反應(yīng)器及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種節(jié)能型納米碳酸鈣的制備方法，具體地說(shuō)，涉及一種在納米碳酸鈣的合成過(guò)程中，通過(guò)冷卻窯氣的溫度從而控制碳化漿料的溫度，通過(guò)多孔螺旋擋板強(qiáng)化氣液混合，無(wú)需對(duì)碳化漿料的冷卻和機(jī)械攪拌就能合成納米碳酸鈣的工業(yè)化制備方法。
技術(shù)背景 [0002]碳酸鈣是一種重要的無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品，是目前用途最廣的無(wú)機(jī)填充料之一，廣泛應(yīng)用于橡膠、塑料、造紙、涂料、油墨等化工領(lǐng)域。隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)納米碳酸鈣的需求量越來(lái)越大。而現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)納米碳酸鈣碳化時(shí)除了添加晶型控制劑外，關(guān)鍵是在低溫情況下，通過(guò)機(jī)械攪拌進(jìn)行碳化反應(yīng)，最典型的方法如發(fā)明專(zhuān)利(專(zhuān)利號(hào)ZL01.1.26405.5) “一種納米活性碳酸鈣的工業(yè)制備方法”。該法采用間歇鼓泡攪拌式反應(yīng)器，碳化時(shí)加入晶型控制劑的同時(shí)，通過(guò)夾套冷卻碳化漿料，并在機(jī)械攪拌的情況下生產(chǎn)納米碳酸鈣。該法生產(chǎn)時(shí)能耗大，生產(chǎn)成本高，制約了納米碳酸鈣產(chǎn)量的增加和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大。本發(fā)明在納米碳酸鈣的生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)于反應(yīng)液不需要冷凍和機(jī)械攪拌，降低碳化時(shí)的能耗，同樣生產(chǎn)出立方形、粒徑分布均勻、且無(wú)團(tuán)聚現(xiàn)象的納米碳酸鈣。由該方法合成的納米碳酸鈣，經(jīng)過(guò)表面處理后可作為高檔硅酮膠或汽車(chē)底漆用填料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種節(jié)能型合成納米碳酸鈣的方法，避免目前大部分納米碳酸鈣的生產(chǎn)過(guò)程中需要冷凍和機(jī)械攪拌，能耗大的弊端。
[0004]具體的
【發(fā)明內(nèi)容】
是碳化時(shí)，首先將壓縮后的窯氣用深井水冷卻至25°C以下。而常規(guī)的碳化方法是將壓縮后的窯氣直接進(jìn)行碳化，該窯氣的溫度高達(dá)60°C以上，在碳化時(shí)窯氣的熱量直接傳遞給碳化漿料，增加了碳化漿料冷卻降溫的能耗。而采用深井水已冷卻壓縮后的窯氣，在碳化過(guò)程中，低溫的窯氣直接冷卻碳化的漿料，增加了冷卻的效果，有效控制碳化漿料的溫度。
[0005]碳化時(shí)不需機(jī)械攪拌，在靜態(tài)下仍能達(dá)到較好的氣液混合效果。當(dāng)窯氣從傘形氣體分布器四周進(jìn)入外桶與內(nèi)筒的夾層時(shí)，帶動(dòng)夾層間的漿料自下而上運(yùn)動(dòng)，并在多孔螺旋擋板的作用下，一方面氣液通過(guò)螺旋擋板的多孔時(shí)，使較大的氣泡分割變??；另一方面上升的氣液，在螺旋擋板的作用下，形成旋渦，強(qiáng)化混合效果。在夾層間上升的漿料，又通過(guò)內(nèi)筒返回至底部，形成漿料的循環(huán)碳化過(guò)程，有利窯氣的吸收，加速碳化過(guò)程。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
在合成納米碳酸鈣產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，不需要冷卻漿料和進(jìn)行機(jī)械攪拌，大大節(jié)省了碳化時(shí)的能耗，降低生產(chǎn)成本，是一種節(jié)能型的納米碳酸鈣的生產(chǎn)方法。
[0007]【具體實(shí)施方式】
下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行說(shuō)明，以便于本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員理解。[0008]該節(jié)能型的碳化反應(yīng)器的原理和結(jié)構(gòu)如圖所示。
[0009]圖1為節(jié)能型碳化反應(yīng)器。
[0010]圖中:1 一碳化器外桶；2—導(dǎo)流內(nèi)筒；3 —多孔螺旋擋板；4一傘形氣體分布器；5—?dú)溲趸}漿料進(jìn)料口 ；6—碳酸鈣漿料出料口 ；7—冷卻后的窯氣進(jìn)口 ；8—管式熱交換器；9一深井冷卻水進(jìn)口 ；10—冷卻水出口 ；11 一窯氣進(jìn)口。
[0011]首先將壓縮后的窯氣用深井水冷卻至25°C以下，該窯氣從傘形氣體分布器四周進(jìn)入外桶與內(nèi)筒的夾層時(shí)，帶動(dòng)夾層間的漿料自下而上運(yùn)動(dòng)，并在多孔螺旋擋板的作用下，使較大的氣泡分割變小，同時(shí)形成旋渦，強(qiáng)化混合效果。在夾層間上升的漿料，又通過(guò)內(nèi)筒返回至底部，形成漿料的循環(huán)碳化過(guò)程，有利窯氣的吸收，加速碳化過(guò)程。
【具體實(shí)施方式】
[0012]為了使本發(fā)明的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0013]實(shí)施例1
如圖1所示:反應(yīng)器外殼直徑1.2米，高5.0米，內(nèi)筒直徑0.6米，高4.0米，外殼內(nèi)側(cè)螺旋擋板寬度為25cm、長(zhǎng)度為20cm，螺旋擋板上開(kāi)有4cm多孔，并且以45°的傾斜角螺旋往上間隔排列安裝。
[0014]把4.5立方米質(zhì)量濃度為9.0%的氫氧化鈣漿料注入反應(yīng)器內(nèi)，加入晶型控制劑蔗糖3.0公斤，氫氧化鈣漿料的起始溫度為25°C，采用壓力為78Kpa的羅茨風(fēng)機(jī)，將窯氣壓縮后用深井水冷卻至25°C以下，再進(jìn)入傘形氣體分布器，控制窯氣的流量為每分鐘9立方米，窯氣中二氧化碳的體積含量為26~30%，碳化60分鐘后，漿料的溫度升為33°C，物料的pH值降至6.5~7.0，即為碳化的終點(diǎn)。由該反應(yīng)器碳化合成的碳酸鈣漿料在透射電鏡上測(cè)得粒徑為100~150納米，粒徑分布均勻，分散性好，無(wú)團(tuán)聚現(xiàn)象。
[0015]實(shí)施例2
以實(shí)施例1相同的設(shè)備及相似的方法，把4.5立方米質(zhì)量濃度為8.0%的氫氧化鈣漿料注入反應(yīng)器內(nèi)，加入晶型控制劑蔗糖2.5公斤，氫氧化鈣漿料的起始溫度為24°C，將窯氣壓縮后用深井水冷卻至24°C以下，再進(jìn)入傘形氣體分布器，控制窯氣的流量為每分鐘7立方米，窯氣中二氧化碳的體積含量為26~30%，碳化66分鐘后，漿料的溫度升為31°C，物料的pH值降至6.5~7.0,即為碳化的終點(diǎn)。由該反應(yīng)器碳化合成的碳酸鈣漿料在透射電鏡上測(cè)得粒徑為80~130納米，粒徑分布均勻，分散性好，無(wú)團(tuán)聚現(xiàn)象。
[0016]實(shí)施例3
以實(shí)施例1相同的設(shè)備及相似的方法，把4.5立方米質(zhì)量濃度為7.2%的氫氧化鈣漿料注入反應(yīng)器內(nèi)，加入晶型控制劑蔗糖3.0公斤，氫氧化鈣漿料的起始溫度為24°C，將窯氣壓縮后用深井水冷卻至23°C以下，再進(jìn)入傘形氣體分布器，控制窯氣的流量為每分鐘7立方米，窯氣中二氧化碳的體積含量為26~30%，碳化60分鐘后，漿料的溫度升為30°C，物料的pH值降至6.5~7.0,即為碳化的終點(diǎn)。由該反應(yīng)器碳化合成的碳酸鈣漿料在透射電鏡上測(cè)得粒徑為70~100納米，粒徑分布均勻，分散性好，無(wú)團(tuán)聚現(xiàn)象。
[0017]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入權(quán)利要求書(shū)保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種節(jié)能型納米碳酸鈣的碳化反應(yīng)器及制備方法，該反應(yīng)器包括碳化器外桶、導(dǎo)流內(nèi)筒、多孔螺旋擋板、傘形氣體分布器、管式熱交換器等組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能型納米碳酸鈣的碳化反應(yīng)器及制備方法，其特征在于:所述的導(dǎo)流內(nèi)筒的直徑為外桶直徑的2/5~3/5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能型納米碳酸鈣的碳化反應(yīng)器及制備方法，其特征在于:所述的多孔螺旋擋板寬度為20~25cm、長(zhǎng)度為20~25cm的板體，檔板上均勻開(kāi)有直徑為3.5~5.0cm的小孔，螺旋擋板以45°的傾斜角螺旋往上間隔排列安裝。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能型納米碳酸鈣的碳化反應(yīng)器及制備方法，其特征在于:管式熱交換器的面積及深井水的流量足以使壓縮后的窯氣溫度從60°C降至25°C以下。
5.一種節(jié)能型納米碳酸鈣的碳化反應(yīng)器及制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟:在精制的氫氧化鈣漿料中，加入晶型控制劑蔗糖，然后將冷卻后的窯氣通入反應(yīng)器中進(jìn)行碳化，合成納米級(jí)的碳酸鈣。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種節(jié)能型納米碳酸鈣的碳化反應(yīng)器及制備方法，其特征在于:氫氧化鈣漿料的濃度為6.0~9.0%，氫氧化鈣漿料的起始溫度和窯氣的溫度均低于25 0C。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種節(jié)能型納米碳酸鈣的碳化反應(yīng)器及制備方法，其特征在于:碳化前加入晶型控制劑蔗糖的量是氫氧化鈣重量的0.4~0.8%。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種節(jié)能型納米碳酸鈣的碳化反應(yīng)器及制備方法，其特征在于:碳化時(shí)控制窯氣的流量是`每立方米氫氧化鈣漿料量的1.0~2.0立方米/分。
【文檔編號(hào)】B82Y40/00GK103738993SQ201310640325
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】顧達(dá), 張和慶, 朱士洲, 鄧麗麗, 邵小保, 史韋, 陳寧, 倪春慧, 茅旭東 申請(qǐng)人:蕪湖卓越納米新材料有限公司