專利名稱：一種碳化釜及應(yīng)用碳化釜制備球形碳酸鈣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及碳酸鈣合成技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種利用文丘里管效應(yīng)，合成球形碳酸鈣的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有工業(yè)化生產(chǎn)超細(xì)碳酸鈣的方法主要是采用間歇鼓泡攪拌式碳化反應(yīng)釜，在碳化時(shí)窯氣從反應(yīng)釜的底部進(jìn)入，通過(guò)機(jī)械攪拌使氣液混合生成超細(xì)碳酸鈣。該反應(yīng)通入的窯氣必須具有一定的壓力，只有當(dāng)窯氣的壓力大于氫氧化鈣漿料在反應(yīng)釜中的靜壓力后，才能使窯氣壓入反應(yīng)釜，與氫氧化鈣漿料混合進(jìn)行反應(yīng)。增大窯氣的壓力，目前所用設(shè)備主要是空氣壓縮機(jī)或羅茨風(fēng)機(jī)。由于窯氣在凈化過(guò)程中，不可避免的還有少量的煤焦油和煤 灰等雜質(zhì)，該雜質(zhì)對(duì)空氣壓縮機(jī)或羅茨風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行造成較大的影響，必須經(jīng)常清理才能實(shí)現(xiàn)正常生產(chǎn)。特別是采用空氣壓縮機(jī)時(shí)，用于潤(rùn)滑用的機(jī)油會(huì)隨窯氣而帶入產(chǎn)品中，對(duì)產(chǎn)品的性能也造成一定的影響。在一般的碳酸鈣合成中，若碳化時(shí)不進(jìn)行攪拌和溫度的控制，只能生成紡錘形的輕質(zhì)碳酸鈣。而對(duì)于一些特殊應(yīng)用領(lǐng)域，由于球形碳酸鈣的流動(dòng)性好，附加值高，所以球形碳酸鈣的合成已成為人們研究的熱點(diǎn)。一般球形碳酸鈣的合成是采用氯化鈣溶液與碳酸鈉或碳酸銨溶液的復(fù)分解反應(yīng)。該反應(yīng)生產(chǎn)成本高，副產(chǎn)物污染嚴(yán)重，目前在工業(yè)生產(chǎn)中很少應(yīng)用。申請(qǐng)?zhí)?00910075549. 6介紹了一種球形碳酸鈣的制備和應(yīng)用，是將固體碳酸鈣在60-10(TC下，采用噴射方法烘干，并噴射偶聯(lián)劑與高分子顏料分散劑混合氣霧即得球形碳酸鈣，其實(shí)得到的是球形碳酸鈣的顆粒物而不是球形碳酸鈣原生粒子。申請(qǐng)?zhí)?00410036421. 6介紹了一種球形納米碳酸鈣的制備方法，是采用高純的氧化鈣和高純的二氧化碳?xì)怏w，通過(guò)三級(jí)串聯(lián)攪拌式連續(xù)鼓泡式碳化裝置進(jìn)行碳化，而對(duì)于一般的碳酸鈣廠無(wú)法滿足該生產(chǎn)的工藝條件。申請(qǐng)?zhí)?145312. 5介紹了制備具有具體形態(tài)的碳酸鈣的方法，是在超重力的反應(yīng)器中，加入氨水、銨類物質(zhì)及雙氧水時(shí)，獲得球形碳酸鈣。由于超重力法生產(chǎn)的碳酸鈣設(shè)備要求高，操作復(fù)雜，生產(chǎn)成本很高，也無(wú)法推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)在碳酸鈣的生產(chǎn)過(guò)程中，都要將窯氣進(jìn)行壓縮能耗大，尤其是在一般的間隙鼓泡式碳化反應(yīng)時(shí)，無(wú)法生產(chǎn)具有較高應(yīng)用價(jià)值球形碳酸鈣的弱點(diǎn)，提供一種碳化釜及應(yīng)用碳化釜制備球形碳酸鈣的方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
一種碳化釜，包括釜體、多個(gè)文丘里管組成的氣液混合器和高壓泥漿泵組成；所述的氣體混合器由3-6個(gè)文丘里管以一定弧度傾斜組合在一起，其中窯氣環(huán)形管和文丘里管窯氣吸氣口相聯(lián)，漿料環(huán)形管和文丘里管漿料進(jìn)口相聯(lián)，窯氣環(huán)形管又與窯氣進(jìn)口管相聯(lián)，漿料環(huán)形管又與高壓泥漿泵相聯(lián)。
所述氣液混合器的出口管直徑為4-6cm，漿料環(huán)形管直徑為70-80cm，進(jìn)口管直徑為IOcm ;窯氣環(huán)形管直徑為90-100cm,進(jìn)口管直徑為8cm。所述文丘里管的中間喉部直徑為3-4cm，漿料噴嘴口直徑為L(zhǎng) 5-2. 5cm，漿料進(jìn)口直徑為4-6cm，窯氣吸氣口直徑為7-8cm。一種應(yīng)用碳化釜制備球形碳酸鈣的方法，包括以下步驟
(O將生石灰用熱水消化，除雜精制，并冷卻至30°c以下，配制成重量百分濃度為7. 0-10. 0% 的 Ca (OH) 2 漿料，待用；
(2)向Ca(OH)2漿料加入晶型控制劑硅酸鈉，加入量為生成碳酸鈣重量的2-4%；
(3)將含有CO2體積百分濃度為25-32%的窯氣進(jìn)行噴淋除塵、泡沫除塵后，再用鼓風(fēng)機(jī) 輸送到管式冷卻器，降溫至30°C以下備用；
(4)用高壓泥漿泵將漿料由打到氣液混合器中的漿料環(huán)形管時(shí)，通過(guò)文丘里管漿料進(jìn)口，再噴射進(jìn)入碳化釜，同時(shí)在文丘里管效應(yīng)的作用下，在窯氣環(huán)形管內(nèi)形成負(fù)壓，窯氣在常壓下就被自動(dòng)吸入，隨漿料一起噴射進(jìn)入碳化釜，漿料快速噴射時(shí)的動(dòng)能，在反應(yīng)釜檔板的作用下，形成強(qiáng)力的漩渦，不需要機(jī)械攪拌就能使氣液混合均勻，當(dāng)反應(yīng)液的PH值小于7，即為碳化終點(diǎn)，從而完成氣液的混合碳化，合成球形碳酸鈣。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
利用該碳化反應(yīng)釜，窯氣在常壓下就能吸入反應(yīng)釜中；漿料從噴嘴中快速噴射時(shí)的動(dòng)能帶動(dòng)漿液旋轉(zhuǎn)，在反應(yīng)釜檔板的作用下，形成強(qiáng)力的漩渦，不需要機(jī)械攪拌就能使氣液混合均勻；在添加適量晶型控制劑硅酸鈉后，就能合成球形碳酸鈣。


圖1為為碳化釜，其中，I為氣液混合器，2為高壓泥漿泵，3為碳化漿料吸入口，4為窯氣進(jìn)口管，5為爸內(nèi)檔板,6為氫氧化韓衆(zhòng)料入口，7為碳化后衆(zhòng)料排放口，8為碳化時(shí)尾氣排放口。圖2為氣液混合器，其中，1-1為文丘里管，1-2為漿料環(huán)形管，1-3為窯氣環(huán)形管。圖3為文丘里管結(jié)構(gòu)示意圖，其中，1-1-1為文丘里管漿料噴嘴口，1-1-2為漿料進(jìn)口，1-1-3為窯氣吸入口。
具體實(shí)施例方式碳化釜的釜體直徑1. 5m，高2. 5m ;釜體下部由4文丘里組成的氣液混合器，其中漿料環(huán)形管直徑為80cm，進(jìn)口管直徑為8cm ;窯氣環(huán)形管直徑為lm，進(jìn)口管直徑為IOcm ;文丘里管氣液混合料出口管直徑為6cm，文丘里管中間喉部直徑為3. 5cm,喉部處漿料噴嘴口直徑為2cm，漿料進(jìn)口直徑為6cm，窯氣吸氣口直徑為8cm。將生石灰用熱水消化，除雜精制，并冷卻至30°C以下，配制成Ca(OH)2漿料的重量百分濃度在7. 0-10. 0%之間，泵入碳化釜中，同時(shí)加入晶型控制劑硅酸鈉待碳化；
將含有C02體積百分濃度為25-32%的窯氣進(jìn)行噴淋除塵、泡沫除塵后，再用鼓風(fēng)機(jī)輸送到管式冷卻器，降溫至30°C以下備用；
用石家莊生產(chǎn)的型號(hào)為2PN型泥漿泵，流量為58立方米，楊程為17米，將釜內(nèi)的漿料從上口吸入，打到文丘里混合器的漿料環(huán)形管，通過(guò)文丘里管漿料進(jìn)口，再噴射進(jìn)行碳化釜。在文丘里管效應(yīng)的作用下，液體的快速射流，吸入環(huán)形氣管中的窯氣與漿料快速混合，完成碳化反應(yīng)。下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但應(yīng)該理解這些實(shí)施例并不限制本發(fā)明的范圍，在不違背本發(fā)明精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可對(duì)本發(fā)明改變和改進(jìn)以使其不同的使用情況、條件和實(shí)施方案。實(shí)施例1
在碳化釜中加入重量百分濃度為8. 5%氫氧化鈣漿料3立方米，加入晶型控制劑硅酸鈉8公斤，采用2PN型泥漿泵將釜中的漿料從上口吸入，打到文丘里混合器的漿料環(huán)形管，通過(guò)文丘里管漿料進(jìn)口，再噴射進(jìn)行碳化釜。同時(shí)吸入環(huán)形氣管中的窯氣與漿料快速混合。碳化用窯氣中二氧化碳?xì)怏w的體積百分濃度為30%左右，起始反應(yīng)時(shí)氫氧化鈣漿料的溫度為30°C，窯氣的吸入量為20立方米/小時(shí)，碳化反應(yīng)為30-45°C，碳化4小時(shí)10分鐘后漿 料的PH值降為7.0以下，即為碳化終點(diǎn)。取碳化后的漿料在TEM電鏡上測(cè)得碳酸鈣形貌為類球形，粒徑在200_500nm，分散性好，且無(wú)團(tuán)聚現(xiàn)象。實(shí)施例2
與實(shí)施例1相似的方法，在碳化釜中加入重量百分濃度為10%氫氧化鈣漿料3立方米，加入晶型控制劑硅酸鈉10公斤，碳化反應(yīng)為28-43°C，碳化5小時(shí)5分鐘后漿料的pH值降為7. O以下，即為碳化終點(diǎn)。取碳化后的漿料在TEM電鏡上測(cè)得碳酸鈣形貌為類球形，粒徑在200_450nm，分散性好，且無(wú)團(tuán)聚現(xiàn)象。實(shí)施例3
與實(shí)施例1相似的方法，在碳化釜中加入重量百分濃度為7%氫氧化鈣漿料3立方米，加入晶型控制劑硅酸鈉8公斤，碳化反應(yīng)為28-39°C，碳化3小時(shí)55分鐘后漿料的pH值降為7. O以下，即為碳化終點(diǎn)。取碳化后的漿料在TEM電鏡上測(cè)得碳酸鈣形貌為類球形，粒徑在250_500nm，分散性好，且無(wú)團(tuán)聚現(xiàn)象。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種碳化釜，其特征在于，包括釜體、多個(gè)文丘里管組成的氣液混合器和高壓泥漿泵組成；所述的氣體混合器由3-6個(gè)文丘里管以一定弧度傾斜組合在一起，其中窯氣環(huán)形管和文丘里管窯氣吸氣口相聯(lián)，漿料環(huán)形管和文丘里管漿料進(jìn)口相聯(lián)，窯氣環(huán)形管又與窯氣進(jìn)口管相聯(lián)，漿料環(huán)形管又與高壓泥漿泵相聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化釜，其特征在于，所述氣液混合器的出口管直徑為·4-6cm，漿料環(huán)形管直徑為70-80cm，進(jìn)口管直徑為IOcm ;窯氣環(huán)形管直徑為90-100cm，進(jìn)口管直徑為8cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化釜，其特征在于，所述文丘里管的中間喉部直徑為·3-4cm，漿料噴嘴口直徑為1. 5-2. 5cm，漿料進(jìn)口直徑為4_6cm，窯氣吸氣口直徑為7_8cm。
4.一種應(yīng)用權(quán)利要求1所述的碳化釜制備球形碳酸鈣的方法，其特征在于包括以下步驟 (O將生石灰用熱水消化，除雜精制，并冷卻至30°C以下，配制成重量百分濃度為·7.0-10. 0% 的 Ca (OH) 2 漿料，待用； (2)向Ca(OH)2漿料加入晶型控制劑硅酸鈉，加入量為生成碳酸鈣重量的2-4%； (3)將含有CO2體積百分濃度為25-32%的窯氣進(jìn)行噴淋除塵、泡沫除塵后，再用鼓風(fēng)機(jī)輸送到管式冷卻器，降溫至30°C以下備用； (4)用高壓泥漿泵將漿料由打到氣液混合器中的漿料環(huán)形管時(shí)，通過(guò)文丘里管漿料進(jìn)口，再噴射進(jìn)入碳化釜，同時(shí)在文丘里管效應(yīng)的作用下，在窯氣環(huán)形管內(nèi)形成負(fù)壓，窯氣在常壓下就被自動(dòng)吸入，隨漿料一起噴射進(jìn)入碳化釜，漿料快速噴射時(shí)的動(dòng)能，在反應(yīng)釜檔板的作用下，形成強(qiáng)力的漩渦，不需要機(jī)械攪拌就能使氣液混合均勻，當(dāng)反應(yīng)液的PH值小于·7，即為碳化終點(diǎn)，從而完成氣液的混合碳化，合成球形碳酸鈣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種碳化釜及應(yīng)用碳化釜制備球形碳酸鈣的方法。該碳化釜由釜體、多個(gè)文丘里管組成的氣液混合器和高壓泥漿泵組成。待碳化的漿料由高壓泥漿泵打入漿料環(huán)形管，通過(guò)文丘里管的液體進(jìn)口射入碳化釜，在文丘里管效應(yīng)的作用下，液體的快速射流，吸入窯氣與漿料快速混合。利用該氣液混合器，窯氣不需壓縮就能吸入反應(yīng)釜中；同時(shí)漿料快速噴射時(shí)的動(dòng)能，在反應(yīng)釜檔板的作用下，形成強(qiáng)力的漩渦，不需要機(jī)械攪拌就能使氣液混合均勻；在漿料中添加適量硅酸鈉后，就能合成球形碳酸鈣。
文檔編號(hào)C01F11/18GK103011225SQ20121052397
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者顧慶雷, 徐宇坤, 顧菲菲, 孟鈞林, 顧宗軍, 倪伯祥, 高健健, 曹繼勇, 張小桐, 陶沈杰 申請(qǐng)人:池州凱爾特納米科技有限公司