[發明專利]一種碳化釜及應用碳化釜制備納米碳酸鈣的方法

有效

• 申請號: 201210041907.3
• 申請日: 2012-02-23
• 公開（公告）號: CN102583484A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 顧慶雷;徐宇坤
• 申請（專利權）人: 池州凱爾特納米科技有限公司
• 主分類號: C01F11/18
• 分類號: C01F11/18;B82Y40/00
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域：

本發明涉及碳酸鈣加工技術領域，尤其涉及一種碳化釜及應用碳化釜制備納米碳酸鈣的方法。

背景技術：

納米碳酸鈣是指粒徑小于100納米的超細微粉體，是一種典型的新型納米功能填料。由于納米碳酸鈣具有優異的理化性能而廣泛應用于汽車底漆、橡膠、塑料、膠粘劑、油墨等行業。發明專利（專利號：ZL01.1.26405.5）介紹了“一種納米活性碳酸鈣的工業制備方法”，該法采用間歇鼓泡攪拌碳化法生產納米碳酸鈣，是在碳化釜內裝有精制的氫氧化鈣漿料，將窯氣從碳化釜底部進入，在機械攪拌作用下使氣液混合。該碳化反應為了控制一定的反應溫度，采用夾套反應釜冷卻，及時移走反應過程中產生的熱量。該法生產的產品粒徑小，吸油值低。

為了提高單釜的生產量，必須增大反應釜的容積。但反應釜的容積與釜尺寸大小的三次方成正比，而反應釜的夾套傳熱面積與釜尺寸大小的二次方成正比。隨著反應釜容積的增大，通氣量增加，反應過程中產生的熱量也大幅增加。為了控制在一定的溫度下進行碳化反應，但由于受到夾套傳熱面積大小的限制，平衡碳化過程中的放熱和夾套冷卻過程中的降溫，就必須控制窯氣的通入量，降低碳化速率，延長碳化反應的時間，這樣就制約了單釜的生產量。同時隨著反應釜容積的增加，為了使氣液混合更均勻，就必須增大攪拌的功率，這樣生產過程中能耗就大。如對于20立方米的反應釜，機械攪拌電機的功率在25KW左右，為了控制反應溫度不超過35℃，一般反應時間為6-8小時。

本發明內容：

本發明為了克服現有技術在生產納米碳酸鈣過程中，采用夾套反應釜冷卻慢，反應時間長，攪拌能耗大，生產成本高的弱點，采用板式熱交換器，以外循環冷卻的方式加速冷卻過程；同時采用循環過程中漿料從噴嘴中快速噴射時的動能帶動漿液旋轉，在檔板的作用下，形成強力的漩渦，在不需機械攪拌的情況下，就能使氣液快速混合，進一步加速碳化過程，大大增加了反應釜在單位時間內的生產能力。

本發明的技術方案如下：

碳化釜，包括釜體，所述的釜體頂部和底部分別設有氫氧化鈣漿料進料管、反應液的出料管，有石灰窯氣進氣管穿過釜體側壁伸入到釜體的底部，其特征在于：所述的石灰窯氣進氣管管口上方設有噴射器，噴射器外壁上沿環形分布有數個曲線形的噴頭，釜體內壁沿環形分布有數個與噴射器相對應的擋板，所述的釜體側壁上下分別設有反應液的出液管、進液管，出液管與進液管之間依次連通有外循環板式熱交換器、泥漿泵，所述的進液管的末端伸入到釜體內與所述的噴射器底部進口相連通。

一種應用權利要求1所述的碳化釜制備納米碳酸鈣的方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）將生石灰用熱水消化，除雜精制，并冷卻至25℃以下，配制成Ca(OH)₂漿料的重量百分濃度在7.0~10.0%之間待用；

（2）將重量百分濃度在7.0~10.0%?Ca(OH)₂漿料從強氧化鈣進料管中加入到碳化釜中，并加入晶型控制劑蔗糖形成混合液，晶型控制劑蔗糖含量為Ca(OH)₂漿料重量的1%~5%；

（3）對混合液進行碳化：將含有CO₂體積百分濃度為28%~32%的石灰窯氣進行噴淋除塵、泡沫除塵后，再采用壓力為75~80Kpa的羅茨風機將窯氣壓縮并經管式冷卻器降溫至30℃以下后通入混合液中；?

（4）在混合液碳化過程中，采用外循環板式熱交換器冷卻反應液至碳化終點；

（5）碳化終點一般為反應液的PH值下降為7.0以下。

所述的碳化釜，其特征在于：所述的噴射器直徑大小為釜體直徑的2/3～1/2。

所述的碳化釜，其特征在于：所述的噴頭數量為3~8個。

所述的碳化釜，其特征在于：所述的噴射器距離底部高度為30～45cm。

所述的碳化釜，其特征在于：所述的擋板數量為4~12個。

所述的碳化釜，其特征在于：所述的板式交換器外壁上下部分別設有冷卻水的進水口和出水口。

本發明的優點是：

本發明的工序步驟合理，同時可以充分利用板式熱交換器較大的傳熱面積，快速冷卻反應液，提高反應速率，利用漿料循環過程中從噴嘴中快速噴射時的動能帶動漿液旋轉，在檔板的作用下，形成強力的漩渦，加速氣液混合，強化碳化速率，提高反應釜在單位時間內的生產能力50%左右。

附圖說明：

圖1為本發明的結構示意圖。

具體實施方式：