[发明专利]液相为连续相的碳化法生产微米级碳酸钙的二级串联方法

说明书

本发明涉及微米级碳酸钙的生产方法，具体的说涉及一种液相为连续相的碳化法生产微米级碳酸钙的二级串联方法。包含两级串联的反应器，每级反应器的固体悬浮液是连续进出料的，氢氧化钙原料从一级反应器连续进料，碳酸钙沉淀悬浮液从二级反应器排出，且向一、二级反应器分别连续供应碳酸气体原料，二级反应器由两个轮换操作的反应器构成，一个二级反应器接受一级反应器的流出物进行碳化操作；另一个二级反应器执行脱气和排出碳酸钙悬浮液的操作，各级反应器的操作条件根据目标微米级碳酸钙产品的晶型、形貌和颗粒尺寸技术指标进行调节和控制，操作条件包括平均停留时间τ、操作温度T、氢氧化钙进料浓度C₀和二氧化碳的供应量Q，Q的单位为molCO₂/min。

技术领域

本发明涉及微米级碳酸钙的生产方法，具体的说涉及一种液相为连续相的碳化法生产微米级碳酸钙的二级串联方法。

背景技术

沉淀碳酸钙又称轻质碳酸钙，工业生产方法主要是以氢氧化钙石灰乳和二氧化碳为原料的碳化法。现已工业化的生产流程可以划分为以下类别：间歇法，半连续法和连续法。现有技术大多采用间歇法流程，也即在反应器中装入氢氧化钙乳液原料，然后通入二氧化碳气体，反应器中碳化反应的程度随着时间变化从0％变化到100％，碳化反应结束后出料，转入下一批次的装料和碳化。所谓半连续生产方法的主要特征是在反应器中将规定总量的氢氧化钙原料逐步分批加入，直到全部的氢氧化钙添加结束，完成碳化反应后，产物从反应器中出料，准备下一轮。这种半连续流程如公开号为CN103717681A，名称为：制造沉淀碳酸钙的方法、沉淀碳酸钙及其用途的中国发明专利和公开号CN1429772，制备具有具体形态的碳酸钙的方法的中国发明专利，后者是半连续法中碳化后浆料和原料一起经反应器外循环的方法，有一个反应和一个循环服务槽。现有技术中属于连续碳化法是白石公司较早提出并用于工业生产的气相为连续相的多塔串联的连续碳化流程，例如美国专利文献USP4124688制备0.1～1微米立方形沉淀碳酸钙(Process for preparing cubic crystalsof calciumcarbonate)。

以液相为连续相的连续碳化流程及其方法少见报道，主要的困难可能是石灰乳原料本身带有大量的固体氢氧化钙颗粒，容易被碳酸钙产物包裹，在没有碳化完全的情况下，液相连续法会导致未反应原料混入到产物碳酸钙中，导致产品的游离碱含量偏高。例如公开号CN102482111A，名称为生产碳酸钙的方法的中国发明专利提出了第一碳化单元(两个或多个)可以连续或间歇方法串联或并联，且与第二单元进行串联的工艺流程，该方法限于较低的氢氧化钙进料浓度，且第一单元采用高压管式反应器，实施例产品仅给出了粒度和电子显微镜照片。公开号CN107032381A，名称为一种搅拌式连续碳化装置和碳酸钙粒子合成方法的中国发明专利提出了一种搅拌式连续碳化装置和碳酸钙粒子合成方法，实施例没有给出明确的产品性能。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提出了液相为连续相的碳化法生产微米级碳酸钙的二级串联方法，以及利用该方法生产的各种形状的碳酸钙产品。

本发明所说的液相为连续相的碳化法生产微米级碳酸钙的二级串联方法，包含两级串联的反应器，每级反应器的固体悬浮液是连续进出料的，碳酸钙沉淀悬浮液从二级反应器排出，且向一、二级反应器分别连续供应含二氧化碳的碳酸气体原料，二级反应器由两个轮换操作的反应器构成，一个反应器接受一级反应器的流出物进行碳化操作；另一个反应器执行脱气和排出碳酸钙悬浮液的操作。

本发明的两级串联的反应器中，氢氧化钙原料从第一级反应器连续进料；

本发明中，各级反应器的操作条件，包括平均停留时间τ、操作温度T、氢氧化钙进料浓度C₀和二氧化碳的供应量Q(molCO₂/min)，根据目标微米级碳酸钙产品的晶型、形貌和颗粒尺寸等技术指标进行调节和控制。

碳酸气体中二氧化碳体积浓度可以在25～100V％，通常采用石灰煅烧收集的窑炉气体，二氧化碳体积浓度在25～48V％。