CN1116185A - 超细碳酸钙的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种超细碳酸钙的制备方法。本发明采用旋转床超重力场装置作为碳化反应的反应器，碳化反应在床层的多孔填料层超重力场下进行，极大强化了反应的传质过程及微观混合过程，有效地克服了常重力场下颗粒不够超细化、粒度分布不均匀、反应时间长等缺点，使碳酸钙的平均粒径达到10-100nm，且分布均匀，大幅度地提高了生产效率及产品的品位。本发明的方法易于工业化。
Description
本发明涉及一种利用旋转床超重力场装置制备超细碳酸钙的方法。
碳酸钙在涂料、油墨、医药、橡胶、塑料、造纸、微电子、汽车等许多行业中有广泛的应用。近年来，随着碳酸钙的超细化、结构复杂化及表面技术的发展，使得超细碳酸钙的应用价值大幅度地提高。
目前，国际上制备超细碳酸钙的普遍方法是常重力场碳化法，通常采用地球重力场下搅拌釜或鼓泡塔作为碳化反应器，将CO2通入到盛有Ca(OH)2乳浊液的碳化釜或塔中进行碳化反应，一般通过加入晶形控制剂等添加剂完成超细碳酸钙的制备。由于在搅拌釜或鼓泡塔中气液固相间的传质速率较慢，微观混合差，因而所制得的颗粒产品存在如下缺点：1、粒径一般在0.1μm—几个μm(参见中国专利93108625.6，日本专利93,228,730和93,221,634)；2、碳化时间长，常需几个小时，生产效率低，能耗大(参见中国专利93108625.6，华东化工学院学报卷19期5页550—556)；3、粒度分布不够均匀。阻碍了碳酸钙产品品位和质量的提高及工业化应用。另外搅拌釜或鼓泡塔所占空间也较大。
本发明的目的：在超重力场下强化碳化过程的微观混合和微观传质过程，在不加添加剂的情况下，即可达到使碳酸钙颗粒超微化、粒度分布均匀、缩短碳化时间的目的。
发明要点：本发明的超细碳酸钙制备方法，包括碳化反应及产品的后处理工序，采用旋转床超重力场装置取代常规的搅拌釜或鼓泡塔作为碳化反应的反应器。将含CO2的气体与含Ca(OH)2的石灰乳浊液分别由进气口和进液口通入旋转床，在床层的多孔填料层中发生碳化反应，反应后的乳浊液由旋转床排料口排出。其中，旋转床转子的转速为100—10000rpm，气体的流量以标准态的净CO2计控制在0.1—10m3/h·KgCaO。
上述含CO2的气体可以是工业纯的CO2或是CO2含量≥10％的混合气体。
本发明的方法对碳化反应的温度没有特殊要求，但以10—90℃为好。
旋转床转子的转速最好是200—2000rpm。
气体的流量以标准态的净CO2计最好控制在0.2—4.8m3/h·KgCaO。
从排料口排出的乳浊液，经循环贮槽返回到旋转床，继续反应，经5—30min(分钟)，乳浊液的pH值变为7—8，表明碳化完全，产品进入过滤、干燥等后处理工序，得到超细碳酸钙。此为本发明半分批式制备工艺。
从排料口排出的乳浊液，也可以直接进入分离、过滤、干燥等后处理工序，得到超细碳酸钙。此为本发明连续式制备工艺。
在碳化反应过程中，添加分散剂、晶形控制剂，可使颗粒进一步细化，窄化粒径分布，并控制CaCO3晶体的形状。
经本发明的方法制得的超细碳酸钙，平均粒径可控制在10—100nm，粒径分布均匀，碳化时间比常重力场的方法缩短5—30倍，大大提高了生产效率及产品的品位，同时缩小了反应器所占的空间。
下面结合附图和实施例对本发明的方法做进一步说明。
图1，本发明半分批式工艺流程图。
图2，本发明连续式工艺流程图。
实施例1：
采用本发明半分批式工艺流程(图1)。称2.2K9CaO，用20l水消化，形成石灰乳浊液，经过滤除去杂质，置于循环贮槽13，加热至40℃，通过泵12，乳浊液从旋转床进液口6，经分布器9，进入多孔填料层8；CO2气从钢瓶气源经减压后，以3m3/h的流量从进气口4连续通入旋转床，CO2与含Ca(OH)2的乳浊液在床层的多孔填料层8中，高度湍流的情况下发生碳化反应，生成碳酸钙超细颗粒。控制旋转床转子转速为720rpm，反应后的乳浊液由旋转床排料口7，进入循环贮槽13，不断地通过泵循环与CO2在旋转床内发生反应，经18min，乳浊液的pH值变为7—8，碳化完全，经过滤、干燥后，取样作X透射电镜分析，得到的超细CaCO3平均粒径约为50nm。
实施例2：
除下述变化外，其余同实施例1。
通冷却水，控制反应温度在20—30℃之间，旋转床转子转速为900rpm，CO2起始流量为5m3/h。反应一段时间后，在旋转床气体出口处有CO2气体冒出时，控制CO2流量为1m3/h。经15min碳化完全，得到的CaCO3平均粒径约为40nm。
实施例3：
除下述变化外，其余同实施例1。
旋转床转子转速为1400rpm，CO2气体的流量为5m3/h，经10min碳化完全，得到的碳酸钙平均粒径为30nm。
实施例4：
除下述变化外，其余同实施例1。
CO2气源采用含40％CO2的空气混合气体，由CO2钢瓶气与经压缩机后的空气混配而成，控制混合气体流量为7.5m3/h。
实施例5：
除下述变化外，其余同实施例1。
采用本发明连续式工艺流量(图2)。称0.2KgCaO。保持CO2气体以5m3/h连续通入旋转床，旋转床转子的转速为1800rpm，反应后的乳浊液从排料口7排出，经分离、过滤、干燥，得到的CaCO3的平均粒径约为30nm。
Claims (4)
1、一种超细碳酸钙的制备方法，包括碳化反应及产品的后处理工序，其特征是：采用旋转床超重力场装置作为碳化反应的反应器，将含CO2的气体和含Ca(OH)2的石灰乳浊液分别由进气口和进液口通入旋转床，在床层的多孔填料层发生碳化反应，反应后的乳浊液经旋转床排料口排出，旋转床转子的转速为100—10000rpm，以标准态净CO2计，气体的流量控制在0.1—10m3/h·KgCaO。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征是：旋转床转子的转速为200—2000rpm，以标准态净CO2计，气体的流量控制在0.2—4.8m3/h·KgCaO，反应温度控制在10—90℃。
3、根据权利要求1或2的方法，其特征是：从排料口排出的乳浊液，循环返回旋转床继续反应，直至乳浊液的pH＝7—8，乳浊液进入产品的后处理工序。
4、根据权利要求1或2的方法，其特征是：从排料口排出的乳浊液直接进入包括分离、过滤、干燥的后处理工序。
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