[发明专利]一种碳化釜及应用碳化釜制备纳米碳酸钙的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及碳酸钙加工技术领域，尤其涉及一种碳化釜及应用碳化釜制备纳米碳酸钙的方法。

背景技术：

纳米碳酸钙是指粒径小于100纳米的超细微粉体，是一种典型的新型纳米功能填料。由于纳米碳酸钙具有优异的理化性能而广泛应用于汽车底漆、橡胶、塑料、胶粘剂、油墨等行业。发明专利（专利号：ZL01.1.26405.5）介绍了“一种纳米活性碳酸钙的工业制备方法”，该法采用间歇鼓泡搅拌碳化法生产纳米碳酸钙，是在碳化釜内装有精制的氢氧化钙浆料，将窑气从碳化釜底部进入，在机械搅拌作用下使气液混合。该碳化反应为了控制一定的反应温度，采用夹套反应釜冷却，及时移走反应过程中产生的热量。该法生产的产品粒径小，吸油值低。

为了提高单釜的生产量，必须增大反应釜的容积。但反应釜的容积与釜尺寸大小的三次方成正比，而反应釜的夹套传热面积与釜尺寸大小的二次方成正比。随着反应釜容积的增大，通气量增加，反应过程中产生的热量也大幅增加。为了控制在一定的温度下进行碳化反应，但由于受到夹套传热面积大小的限制，平衡碳化过程中的放热和夹套冷却过程中的降温，就必须控制窑气的通入量，降低碳化速率，延长碳化反应的时间，这样就制约了单釜的生产量。同时随着反应釜容积的增加，为了使气液混合更均匀，就必须增大搅拌的功率，这样生产过程中能耗就大。如对于20立方米的反应釜，机械搅拌电机的功率在25KW左右，为了控制反应温度不超过35℃，一般反应时间为6-8小时。

本发明内容：

本发明为了克服现有技术在生产纳米碳酸钙过程中，采用夹套反应釜冷却慢，反应时间长，搅拌能耗大，生产成本高的弱点，采用板式热交换器，以外循环冷却的方式加速冷却过程；同时采用循环过程中浆料从喷嘴中快速喷射时的动能带动浆液旋转，在档板的作用下，形成强力的漩涡，在不需机械搅拌的情况下，就能使气液快速混合，进一步加速碳化过程，大大增加了反应釜在单位时间内的生产能力。

本发明的技术方案如下：

碳化釜，包括釜体，所述的釜体顶部和底部分别设有氢氧化钙浆料进料管、反应液的出料管，有石灰窑气进气管穿过釜体侧壁伸入到釜体的底部，其特征在于：所述的石灰窑气进气管管口上方设有喷射器，喷射器外壁上沿环形分布有数个曲线形的喷头，釜体内壁沿环形分布有数个与喷射器相对应的挡板，所述的釜体侧壁上下分别设有反应液的出液管、进液管，出液管与进液管之间依次连通有外循环板式热交换器、泥浆泵，所述的进液管的末端伸入到釜体内与所述的喷射器底部进口相连通。

一种应用权利要求1所述的碳化釜制备纳米碳酸钙的方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）将生石灰用热水消化，除杂精制，并冷却至25℃以下，配制成Ca(OH)₂浆料的重量百分浓度在7.0~10.0%之间待用；

（2）将重量百分浓度在7.0~10.0% Ca(OH)₂浆料从强氧化钙进料管中加入到碳化釜中，并加入晶型控制剂蔗糖形成混合液，晶型控制剂蔗糖含量为Ca(OH)₂浆料重量的1%~5%；

（3）对混合液进行碳化：将含有CO₂体积百分浓度为28%~32%的石灰窑气进行喷淋除尘、泡沫除尘后，再采用压力为75~80Kpa的罗茨风机将窑气压缩并经管式冷却器降温至30℃以下后通入混合液中； 

（4）在混合液碳化过程中，采用外循环板式热交换器冷却反应液至碳化终点；

（5）碳化终点一般为反应液的PH值下降为7.0以下。

所述的碳化釜，其特征在于：所述的喷射器直径大小为釜体直径的2/3～1/2。

所述的碳化釜，其特征在于：所述的喷头数量为3~8个。

所述的碳化釜，其特征在于：所述的喷射器距离底部高度为30～45cm。

所述的碳化釜，其特征在于：所述的挡板数量为4~12个。

所述的碳化釜，其特征在于：所述的板式交换器外壁上下部分别设有冷却水的进水口和出水口。

本发明的优点是：

本发明的工序步骤合理，同时可以充分利用板式热交换器较大的传热面积，快速冷却反应液，提高反应速率，利用浆料循环过程中从喷嘴中快速喷射时的动能带动浆液旋转，在档板的作用下，形成强力的漩涡，加速气液混合，强化碳化速率，提高反应釜在单位时间内的生产能力50%左右。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式：