[发明专利]等离子体制备超细纳米级氧化钙的方法

说明书

本发明涉及制备超细粒度即纳米级氧化钙的方法，特别涉及采用高频等离子体制备纳米级氧化钙的新工艺。

钙是人体生存和繁衍不可缺少的元素。但通常的食物，特别是植物性食物所含钙质不易为人体所吸收，因此全世界人类正面临着令人吃惊的缺钙状况，特别是我国人民的缺钙状况尤为严重。为了改变这一状况，有关部门指出，膳食补钙的同时，还应注意药物补钙。活性氧化钙是目前重要的药物钙剂之一。

传统的活性钙制备工艺是以煤为燃料、海洋贝壳为原料，进行煅烧制成的，因此会排放大量的SO₂、粉尘和有害的物质，对环境造成严重的污染。

近年来虽有采用等离子法来制备金属氧化物微粒子的方法，如特开昭JP平2-26810公开了用低温等离子法制备2-4价金属氧化物微粒子的方法，但其制备的粒子仍然太大，一般其粒径为4.8-48.9微米。其次要在较高的真空度，即需要10-8托压力下进行。第三施加的电磁波功率为50-120W，第四原料必须是金属氢氧化物等苛刻要求。

本发明的目的在于提供一种高纯无机钙盐为原料，用高频等离子法来制备高活性、高钙含量的纳米级超微氧化钙(产品名为纳米钙)的新工艺，氧化钙剂含钙量高达70％以上，生物利用度高达40％以上。

本发明的实施方案是以纯度≥99％、颗粒度小100目的符合食品卫生规定的高纯碳酸钙为原料，以保证产品质量。

然后采用高频等离子技术，以经净化处理、不含有害杂质的空气(或氮气、氧气)进行加热，等离子体发生器的中心温度高达8000℃以上，获得2000～3000℃高温空气(或氮气、氧气)等离子体，作为处理介质，送入等离子反应炉，以防止加工过程中外界的污染。

本发明采用等离子反应炉，反应温度维持在1000～1500℃，反应物的平均停留时间为0.1～0.3秒，可使碳酸钙的分解转化率＞99％，氧化钙的平均颗粒度达到0.02μ。

高纯碳酸钙原料的加入，最好采用气流圆盘加料机，连续不断地加入到空气等离子体的弧区或尾焰区部分(等离子反应炉内)，为获得均匀的产品质量创造条件。

采用的等离子反应炉是用高速气流喷粒除疤，防止物料熔结粘壁，保证生产过程连续进行。

同时采用水套降温和空气急冷，(一般可使物料温度降低到70°左右)使反应迅速终止，防止粒子聚合长大。

本发明采用的设备及工艺条件如下：(1)为通用的压缩空气净化系统；(2)为市售的高频等离子发生器；(3)为等离子反应炉；(4)为气流圆盘加料器；(5)为水冷降温系统；(6)为通用的旋风分离器(或旋风——重力沉降式收集器)；(7)为布袋式捕集器；(8)为尾气排放系统；(9)为产品贮罐。

压缩空气经净化处理系统(1)后，通过高频等离子发生器(2)。将其瞬时间加热到2000～3000℃，送入等离子反应炉(3)，与气流圆盘加料机连续不断送来的碳酸钙粉料在等离子反应炉(3)内实现充分快速混合并进行快速分解，然后用水冷夹套降温(5)，将物料迅速终止反应，经旋风分离器(6)和布袋捕集器(7)，收集产品置于产品贮罐(9)，其尾气由尾气排放系统(8)排出。

下面的优选例对本发明作详细说明：

例1：在一通用的压缩空气净化处理系统(1)中，将空气流量为20～40Nm³/h的净化空气送入高频等离子发生器(2)(此发生器是中科院力学所制造，型号为GP100-H等离子高频感应发生器)，进行加热到尾焰温度为2500±50℃，此时，发生器的中心温度为8000℃以上，产生高温空气等离子体，然后进入等离子反应炉(3)(此炉是由中科院化冶所制造，型号为PTI等离子反应炉)，与同时由通用气流圆盘加料器以流量为50kg/h的纯度为99.2％、粒度为100目的碳酸钙进行反应，反应温度控制在1300±50℃，物料平均停留时间为0.1～0.3秒。在此高温下碳酸钙分解为微粒氧化钙和二氧化碳气体，再经过通用列管式水冷降温系统(5)使物料降低温度到70±5℃，再经通用旋风分离器(6)收集氧化钙微粒于产品贮罐(9)中，一部分氧化钙微粒及二氧化碳气则再经过布袋收集器以回收被夹带的氧化钙微粒，也被收集于产品贮罐(9)中，二氧化碳及多余空气则由尾气排放系统(8)排空。

由产品贮罐(9)所收集到的氧化钙，经分析，其平均粒度为0.020μ，钙含量为70％，杂质含量符合国家食品级及医药卫生标准，生物利用度48％。

例2：除以纯度为99.5％的氧气代替空气外，其余条件与例1相同，所得产品的平均粒度为0.018μ，钙含量为72％，杂质含量也符合国家食品级及医药卫生标准，生物利用度为49％。