[发明专利]制备超细碳酸盐粉体材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用工业窑气二氧化碳废气综合利用，制备微米/纳米级碳酸盐粉体材料的技术。 

背景技术

碳化法是工业上生产碳酸盐最常见的方法。以碳酸钙粉体的制取过程为例，包括石灰石煅烧、消化、碳化、分离、干燥等工序。其中，碳化过程中二氧化碳与氢氧化钙的碳化反应过程是最重要的步骤，也是核心生产工艺之一，在实际生产中是指将二氧化碳通入含阳离子氢氧化物的碳化槽中发生气-液两相反应的过程。根据反应器的不同，可分为间歇鼓泡、超重力碳化法等工艺（如专利CN102674424 A,CN202479753 U,CN202369409U等）。但是，从实践生产经验来看，这种反应方式受到气体在液相中分布、反应温度控制等因素的影响，容易产生碳酸钙晶体形态不规整、粒径分布范围广、反应时间长、二氧化碳利用率低、难以实现自动化控制等诸多问题。 

有科技文献报道，有人使用连续喷雾式碳化法制备纳米碳酸钙。具体是将精制的石灰乳液体雾化成一定直径的液滴，从碳化塔顶部淋下，与塔底进入的二氧化碳混合气体逆流接触，进行碳化反应，制得纳米碳酸钙。但是这种生产方式存在喷嘴易堵、受产品原料类型限制等缺陷。 

发明内容

本发明的目的是提供一种制备超细碳酸盐粉体材料的方法。 

本发明是制备超细碳酸盐粉体材料的方法，其步骤为： 

（1）配制含目标碳酸盐粉体金属阳离子物料的水溶液，其浓度为0.01~10mol/L，温度为10~100℃，并进行成分调整和净化；配制碱性水溶液，其浓度为0.01~5mol/L，温度为10~100℃；以上两种溶液作为制备超细碳酸盐粉体材料的前驱体溶液；

（2）含有二氧化碳的工业窑气先经过余热锅炉回收热量，再经过多道除尘设备除尘、净化后作为制备超细碳酸盐粉体材料的原料气；

（3）将含有目标碳酸盐金属阳离子溶液和碱性溶液分别雾化成微小液滴，按照D₁=V阳离子雾/V碱雾=0~10的比例混合，与原料气在一定压力，按D₂=V混合物/V原料气=0.1~10的比例充分混合；混合气以速度V=0.1~3m/s通过干燥塔进行快速干燥；冷却后利用旋风除尘器、电除尘器等方法多级收集超细碳酸盐粉体；根据所得粉末的、粒度情况，在100~1500℃下热处理0.2~12h进行成分和形貌调整后包装。

本发明的目的在于对已有的碳化法生产碳酸盐粉末的工艺方法进行改进和提高，使用本发明的工艺方法生产出来的碳酸盐粉末的质量高，工艺具有流程短，成本低，生产能力大，二氧化碳利用率高、碱耗量小（或者无碱耗）、产品质量稳定、碳排放低、能耗低、投资较小、设备简单等优点。此外，工艺的尾气容易处理、不污染环境。 

 具体实施方式 

本发明是制备超细碳酸盐粉体材料的方法，其步骤为：

（1）配制含目标碳酸盐粉体金属阳离子物料的水溶液，其浓度为0.01~10mol/L，温度为10~100℃，并进行成分调整和净化；配制碱性水溶液，其浓度为0.01~5mol/L，温度为10~100℃；以上两种溶液作为制备超细碳酸盐粉体材料的前驱体溶液；

（2）含有二氧化碳的工业窑气先经过余热锅炉回收热量，再经过多道除尘设备除尘、净化后作为制备超细碳酸盐粉体材料的原料气；

（3）将含有目标碳酸盐金属阳离子溶液和碱性溶液分别雾化成微小液滴，按照D₁=V阳离子雾/V碱雾=0~10的比例混合，与原料气在一定压力，按D₂=V混合物/V原料气=0.1~10的比例充分混合；混合气以速度V=0.1~3m/s通过干燥塔进行快速干燥；冷却后利用旋风除尘器、电除尘器等方法多级收集超细碳酸盐粉体；根据所得粉末的、粒度情况，在100~1500℃下热处理0.2~12h进行成分和形貌调整后包装。

根据权利要求1所述的制备超细碳酸盐粉体材料的方法，其特征在于，所述碳酸盐超细粉体为纳米和微米级，为碳酸钙，或者碳酸钡，或者碳酸锂，或者碳酸镍，或者碳酸钴，或者碳酸镁，或者碳酸锰，或者碳酸锶粉体。 

根据以上所述的制备超细碳酸盐粉体材料的方法，步骤（1）中所述含目标碳酸盐粉体金属阳离子物料包括含有钙、钡、锂、镍、钴、镁、锌、锰、铁、锶、铜、银的可溶或微溶氧化物，或者氯化盐，或者硝酸盐，或者硫酸盐的物料；所述碱性溶液包括氨水溶液，或者苛性钾，或者苛性钠溶液。