[發明專利]一種生成非穩定碳酸鈣礦物相的裝置及方法

有效

• 申請號: 201710671410.2
• 申請日: 2017-08-08
• 公開（公告）號: CN107456931B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 劉曉吉;王凱軍
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B01J14/00
• 分類號: B01J14/00;B01J19/24;C01F11/18
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

1.一種生成非穩定碳酸鈣礦物相的方法，利用一種生成非穩定碳酸鈣礦物相的裝置實現，所述生成非穩定碳酸鈣礦物相的裝置包括反應區（1）、流化區（2）和沉淀區（3），所述反應區（1）兩側設有Na₂CO₃溶液進水口（5）和CaCl₂溶液進水口（8），底部設有回流液進水口（15），中部設有布水器（4）；所述流化區（2）連接反應區（1）和沉淀區（3）；所述沉淀區（3）的下部內徑過渡區占比沉淀區（3）高度的15%-30%，所述沉淀區（3）設有回流液出水口（11）和排水口（13），所述回流液出水口（11）與回流液進水口（15）通過帶有回流泵（12）的管道連接，其中，所述布水器（4）設于反應區（1）內3/4高度處，含8-16個孔徑1.5mm的通水孔，布水器（4）位于Na₂CO₃溶液進水口（5）和CaCl₂溶液進水口（8）的下方；

其特征在于，包括以下幾個步驟：

步驟一，等摩爾高濃度的Na₂CO₃和CaCl₂溶液分別儲存在Na₂CO₃溶液進水池（7）和CaCl₂溶液進水池（10）中，通過進水泵一（6）和進水泵二（9）由Na₂CO₃溶液進水口（5）和CaCl₂溶液進水口（8）進入反應區（1），混合后生成CaCO₃晶體；

步驟二，進水溶液在反應區（1）中混合，經由流化區（2）進入直徑逐漸變大的沉淀區（3），由于上升作用力的減弱，以及溶液流向的轉變，CaCO₃結晶產物在沉淀區（3）內緩慢沉積，實現固、液兩相分離，一部分液相經由回流液出水口（11）回流，另一部分液相經由排水口（13）排出，進入集水池（14）；

步驟三，回流液從回流液出水口（11）通過回流泵（12）由回流液進水口（15）進入，經布水器（4）實現回流的均勻布水，在回流作用力下，反應區（1）中CaCO₃結晶過程處于流化狀態，并在一定程度上加快進水溶液的稀釋，起到降低反應體系過飽和度的作用；

其中，水力停留時間為40-90min，回流液在流化區（2）中的上升流速為1.5-15m/h。

2.根據權利要求1所述生成非穩定碳酸鈣礦物相的方法，其特征在于，所述反應區（1）、流化區（2）和沉淀區（3）自下而上依次設置，其中反應區（1）和流化區（2）內徑比為1，高度比為0.1-0.2，所述沉淀區（3）與流化區（2）的內徑比為2-4，沉淀區（3）的高度為裝置總高的18%-25%。

3.根據權利要求1所述生成非穩定碳酸鈣礦物相的方法，其特征在于，所述Na₂CO₃溶液進水口（5）通過帶有進水泵一（6）的管道連接Na₂CO₃溶液進水池（7），所述CaCl₂溶液進水口（8）通過帶有進水泵二（9）的管道連接CaCl₂溶液進水池（10），所述排水口（13）經管道連接集水池（14）。