[發明專利]一種利用微納米氣泡制備碳酸鈣的系統裝置及方法

有效

• 申請號: 202110504642.5
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN112897561B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 孟子衡;李會泉;朱干宇;李少鵬;顏坤
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C01F11/18
• 分類號: C01F11/18;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

1.一種利用微納米氣泡制備碳酸鈣的系統裝置，其特征在于，所述系統裝置包括相連接的微納米氣泡發生裝置和反應裝置；所述系統裝置還包括第一分離裝置、第二分離裝置、第三分離裝置和離心裝置；

所述反應裝置分別與第一分離裝置和離心裝置相連接；所述離心裝置設置有輕質漿出口和重質漿出口；所述離心裝置通過輕質漿出口與第二分離裝置相連接；所述離心裝置通過重質漿出口與第三分離裝置相連接；

所述系統裝置還包括儲存裝置；所述第一分離裝置、第二分離裝置和第三分離裝置通過儲存裝置與反應裝置循環相連接；所述第一分離裝置、第二分離裝置和第三分離裝置通過儲存裝置還與微納米氣泡發生裝置循環相連接。

2.根據權利要求1所述的系統裝置，其特征在于，在所述反應裝置的殼體的同一水平面上設置有均勻分布的至少兩個噴射部件。

3.根據權利要求2所述的系統裝置，其特征在于，所述噴射部件距反應裝置的底部的距離與反應裝置的高度之比為1:(3~5)。

4.根據權利要求2所述的系統裝置，其特征在于，所述噴射部件的噴射口中心線與反應裝置的相應直徑之間的角度為30~60°。

5.根據權利要求1所述的系統裝置，其特征在于，所述第二分離裝置包括相連接的第二攪拌裝置和第二過濾裝置；所述第二攪拌裝置包括陳化槽。

6.一種利用微納米氣泡制備碳酸鈣的方法，其特征在于，所述方法在權利要求1~5任一項所述的利用微納米氣泡制備碳酸鈣的系統裝置中進行；

所述方法包括以下步驟：

（1）含CO₂的氣源在微納米氣泡發生裝置中形成微納米氣泡，微納米氣泡進入反應裝置與電石渣混合，得到混合漿液，進行碳化反應，得到在反應裝置上部的浮渣液和在反應裝置中部的反應漿液；

（2）步驟（1）所述浮渣液進入第一分離裝置，得到第一分離液和浮渣；

步驟（1）所述反應漿液進入離心裝置，從離心裝置的輕質漿出口得到輕質漿，輕質漿進入第二分離裝置依次進行陳化反應和固液分離，得到第二分離液和碳酸鈣；從離心裝置的重質漿出口得到重質漿，重質漿進入第三分離裝置，得到第三分離液和雜質；

（3）步驟（2）所述第一分離液、第二分離液和第三分離液均進入儲存裝置，得到混合液，所述混合液循環通入微納米氣泡發生裝置和反應裝置。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，步驟（1）所述氣源還包括在混合漿液中溶解度比CO₂小的平衡氣。

8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，步驟（2）所述陳化反應包括靜置碳化。

9.根據權利要求6~8任一項所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

（1）CO₂濃度為5~99wt%的氣源在微納米氣泡發生裝置中形成微納米氣泡，微納米氣泡進入反應裝置與電石渣混合，得到pH為5~8的混合漿液，其中電石渣的濃度為0.1~20wt%，進行溫度為5~80℃的碳化反應，碳化反應在速率為50~300rpm的攪拌條件下進行，得到在反應裝置上部的浮渣液和在反應裝置中部的反應漿液；

（2）步驟（1）所述浮渣液進入第一分離裝置，得到第一分離液和浮渣；

步驟（1）所述反應漿液進入離心裝置，從離心裝置的輕質漿出口得到輕質漿，輕質漿進入第二分離裝置依次進行溫度為10~60℃的陳化反應5~20h和固液分離，得到第二分離液和碳酸鈣；從離心裝置的重質漿出口得到重質漿，重質漿進入第三分離裝置，得到第三分離液和雜質；

（3）步驟（2）所述第一分離液、第二分離液和第三分離液均進入儲存裝置，得到混合液，所述混合液循環通入微納米氣泡發生裝置和反應裝置，其中混合液通入微納米氣泡發生裝置的流量與通入反應裝置的流量之比為(1.5~8):1，微納米氣泡發生裝置中氣源的流量是通入微納米氣泡發生裝置中混合液的流量的1~10%。