[发明专利]一种生成非稳定碳酸钙矿物相的装置及方法有效

专利信息
申请号: 201710671410.2 申请日: 2017-08-08
公开(公告)号: CN107456931B 公开(公告)日: 2023-07-28
发明(设计)人: 刘晓吉;王凯军 申请(专利权)人: 清华大学
主分类号: B01J14/00 分类号: B01J14/00;B01J19/24;C01F11/18
代理公司: 西安智大知识产权代理事务所 61215 代理人: 段俊涛
地址: 100084 北京市10*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 生成 稳定 碳酸钙 矿物 装置 方法
【说明书】:

发明提供了一种生成非稳定碳酸钙矿物相的装置及方法,装置由下部反应区,中部流化区和顶部沉淀区组成;配置的等摩尔Nasubgt;2/subgt;COsubgt;3/subgt;和CaClsubgt;2/subgt;溶液分别从反应器下部的两侧进入,混合后生成CaCOsubgt;3/subgt;晶体;顶部回流以较快的流速从底部通入,对进水溶液具有一定的稀释作用,其上升作用力使CaCOsubgt;3/subgt;结晶过程处于流化状态;生成的CaCOsubgt;3/subgt;晶体在沉淀区发生沉淀并与溶液分离,反应后的溶液从顶部出水口排出;本发明通过回流作用对CaCOsubgt;3/subgt;结晶过程的影响,可抑制CaCOsubgt;3/subgt;稳定相方解石的生成,促进非稳定相如文石和霰石的生成,既有利于解决因方解石生成导致的反应器结垢问题,也有利于开展非稳定CaCOsubgt;3/subgt;矿物相利用的研究;与其他方法相比,具有运行简单、成本低、易操作和控制等特点。

技术领域

本发明属于矿物合成加工工程技术领域,特别涉及一种生成非稳定碳酸钙矿物相的装置及方法。

背景技术

在实际生活和工程领域中,绝大部分换热设备存在不同程度的污垢问题,对设备的危害性极大。工业发达国家每年因污垢而造成的工业损失约占其国民生产总值的0.3%。我国是发展中国家,亦是能源消耗大国,相对而言,防垢除垢技术落后,因污垢而造成的经济损失占GNP的比例会更高。

CaCO3是污垢中的主要成分,具有三种不同的矿物相,即方解石,文石和霰石。方解石在自然界中普遍存在,是热力学最稳定的碳酸钙矿物相,它是硬垢的主要成分,较难清除;文石和霰石属CaCO3非稳定相,它们生成的沉淀为软垢,易被清除。常用的防垢技术包括化学法和物理法。化学防垢的实质是添加化学试剂阻止碳酸钙生长,目前常用的试剂有有机磷酸和聚合物,主要通过螯合、晶格畸变、静电排斥等作用控制CaCO3晶体的生长习性,阻止非稳定CaCO3矿物相(霰石和文石)向稳定相方解石的转化,使霰石和文石得以稳定存在,同时却抑制了稳定相方解石的生成。物理防垢法,主要利用声、电、磁等技术和设备有目的地改变Ca2+、CO32-以及水分子等的运动状态,为维持非稳定CaCO3矿物相提供动力学能量,从而抑制稳定相方解石的生成。

上述化学和物理防垢方法都是通过控制CaCO3结晶过程,阻止CaCO3非稳定相向稳定相的转变来实现的。前者需要投加化学试剂,成本高,且易对环境造成二次污染;后者需要配备光、电、磁相关装置,投资大,处理效果一般不如化学法。另外,非稳定CaCO3矿物相具有很好的应用前景,如霰石,被广泛应用于个人护理产品添加剂、医药载体、光电材料、高档油墨、催化剂载体等领域;文石晶须作为一种新型无机增强材料,被广泛应用于造纸、橡胶、塑料、医药等领域。因此,探究简易、低成本、环境友好的非稳定CaCO3矿物相生成装置和方法具有重要的现实和科学意义。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种生成非稳定碳酸钙矿物相的装置及方法,通过反应器自身的运行,抑制CaCO3稳定相的生成,促进非稳定相的生成,为消除污垢对设备的影响,以及开展CaCO3非稳定相的综合利用提供一种简易、低成本、环境友好的装置和方法。

为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:

一种生成非稳定碳酸钙矿物相的装置,包括反应区1、流化区2和沉淀区3,所述反应区1两侧设有Na2CO3溶液进水口5和CaCl2溶液进水口8,底部设有回流液进水口15,中部设有布水器4;所述流化区2连接反应区1和沉淀区3;所述沉淀区3设有回流液出水口11和排水口13,所述回流液出水口11与回流液进水口15通过带有回流泵12的管道连接。

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