[发明专利]一种连续制备纳米碳酸钙装置

说明书

技术领域：

本发明属于化工机械技术领域，涉及一种连续制备纳米碳酸钙装置。

背景技术：

碳酸钙是一种来源广泛的白色、无毒填料。通过调整生产工艺可以获得合适粒径和形貌的高纯度沉淀碳酸钙。沉淀碳酸钙被广泛应用于塑料、造纸、橡胶、黏胶、涂料和油墨等领域，不但起到增量填充、降低加工成本的作用，还可以对填充对象进行功能化改性。尤其是纳米碳酸钙，由于其较小的粒径、较高的比表面积及特殊的表面处理，具有普通碳酸钙无法比拟的优越性能。用于塑料制品，具有增强增韧作用，用于橡胶制品，具有补强功能，用于涂料能提高聚合物的附着力，改善表面张力的特性，用于造纸，可改善纸张的印刷性和光学性能，用于密封胶及油墨，可有效改善其触变性。

碳化法是化学制备纳米碳酸钙的一种常用方法。其以优质石灰石为原料，通过煅烧得到氧化钙和含二氧化碳的窑气。将氧化钙与水按一定比例进行消化，生成氢氧化钙悬浮液，然后通入净化处理后的窑气，反应（碳化）生成碳酸钙沉淀物，经过脱水、干燥、粉碎得到纳米碳酸钙产品。目前国内外制备的纳米级碳酸钙主要采用的就是这种碳化法，其中碳化反应是整个生产过程中最为关键的步骤。碳化反应的物理化学环境决定着反应的过程特征和所制备的纳米碳酸钙的粒度和晶形。按照二氧化碳气体与氢氧化钙悬浮液的接触方式，可将碳化法分为间歇式鼓泡碳化法、间歇式搅拌碳化法、连续喷雾碳化法及超重力碳化法。

连续喷雾碳化法工艺是由白石工业公司(日本)在20世纪70年代末期开发的，通常采用多个碳化塔。其制备纳米碳酸钙的步骤为:首先把石灰乳精制后的悬浮液配制成工艺要求浓度，加入适量添加剂混匀充分，泵入喷雾碳化塔顶部的雾化器中，乳液在高速旋转产生的巨大离心力作用下，雾化为微细粒径的雾滴；然后将含有二氧化碳的窑气由塔底部通入,用气体分布器将其均匀分散,同塔内已产生的雾滴进行瞬时的逆向接触,发生化学反应生成碳酸钙。这种方法生产纳米碳酸钙效率高，经济效益好，并能实现自动化大规模生产，粒度比较容易控制，可制得优质稳定的纳米碳酸钙。但该工艺在国内仅有几家使用，主要由于喷嘴雾化问题难以解决，液滴直径较大，影响了气液接触面积，同时造成液滴下落速度较快，液滴在塔内停留时间太短，使二氧化碳利用率降低，生产能力难以提高。加之塔壁上液滴附着后流速缓慢，易使晶体粒径增大，并有部分在塔壁上结垢，另一部分则进入产品中，从而造成粒径分布不均匀。要想提高喷嘴雾化效果，就必须缩小喷嘴孔径，而孔径过小易造成堵塞，这一矛盾尚未找到很好的解决办法。

发明内容：

本发明的目的在于针对上述问题提供一种能够降低能耗，减少投资，提高效率，方便控制，产品平均粒度小且分布窄的连续制备纳米碳酸钙装置。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种连续制备纳米碳酸钙装置，包括设置消化槽、文丘里管反应器、反应釜、泵A、包覆器、泵B或分离器和干燥器；其特征在于：反应釜设置进料管和过料阀A，反应釜的进料管依次与文丘里管反应器、泵A和反应釜的过料阀A连接；消化槽、反应釜、包覆器、泵B或分离器和干燥器分别采用出料阀C、出料阀A和出料阀B依次连接。

以上所述的进料管在反应釜内的一端设置于反应液中。

以上所述的文丘里管反应器设置一个或两个以上。

以上所述的文丘里管反应器是吸气式设置，不设附属窑气压缩装置。

以上所述的文丘里管反应器喷嘴出液速度大于40m/s。

以上所述的泵A设置流量大于40m³/h，扬程大于30m。

以上所述的包覆器包括包覆槽和静态混合器。

以上所述的分离器选用连续式液固分离器。

以上所述的干燥器采用链带式或者喷雾式干燥器。

本发明工作原理是：

关闭出料阀A和排污阀A，启动消化槽的搅拌器A，将在消化槽调配好的氢氧化钙悬浮液通过出料阀C进入反应釜中，启动搅拌器B进行搅拌混合浆液。打开过料阀，启动泵A，将混合浆液以一定速度输进文丘里管反应器中，混合浆液在文丘里管反应器中高压喷射，雾化成粒径极小的液滴，同时打开进气阀，在窑气(即二氧化碳，下同)入口形成一定的真空区，自动将窑气吸附进文丘里管反应器与混合浆液液滴进行碳化反应。碳化反应液过量的窑气继续进入反应釜中进行搅拌进行二次碳化反应。如此反复循环，直至反应终点。反应结束后，通过出料阀A将纳米碳酸钙浆液排到下一个处理工序进行包覆处理、分离、干燥，得到所需的纳米碳酸钙产品。

本发明具有以下特点：