專利名稱：一種碳化釜及應用碳化釜制備球形碳酸鈣的方法
技術領域：
本發明涉及碳酸鈣合成技術領域，尤其是涉及一種利用文丘里管效應，合成球形碳酸鈣的方法。
背景技術：
現有工業化生產超細碳酸鈣的方法主要是采用間歇鼓泡攪拌式碳化反應釜，在碳化時窯氣從反應釜的底部進入，通過機械攪拌使氣液混合生成超細碳酸鈣。該反應通入的窯氣必須具有一定的壓力，只有當窯氣的壓力大于氫氧化鈣漿料在反應釜中的靜壓力后，才能使窯氣壓入反應釜，與氫氧化鈣漿料混合進行反應。增大窯氣的壓力，目前所用設備主要是空氣壓縮機或羅茨風機。由于窯氣在凈化過程中，不可避免的還有少量的煤焦油和煤 灰等雜質，該雜質對空氣壓縮機或羅茨風機的正常運行造成較大的影響，必須經常清理才能實現正常生產。特別是采用空氣壓縮機時，用于潤滑用的機油會隨窯氣而帶入產品中，對產品的性能也造成一定的影響。在一般的碳酸鈣合成中，若碳化時不進行攪拌和溫度的控制，只能生成紡錘形的輕質碳酸鈣。而對于一些特殊應用領域，由于球形碳酸鈣的流動性好，附加值高，所以球形碳酸鈣的合成已成為人們研究的熱點。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分解反應。該反應生產成本高，副產物污染嚴重，目前在工業生產中很少應用。申請號200910075549. 6介紹了一種球形碳酸鈣的制備和應用，是將固體碳酸鈣在60-10(TC下，采用噴射方法烘干，并噴射偶聯劑與高分子顏料分散劑混合氣霧即得球形碳酸鈣，其實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。申請號200410036421. 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氣體，通過三級串聯攪拌式連續鼓泡式碳化裝置進行碳化，而對于一般的碳酸鈣廠無法滿足該生產的工藝條件。申請號0145312. 5介紹了制備具有具體形態的碳酸鈣的方法，是在超重力的反應器中，加入氨水、銨類物質及雙氧水時，獲得球形碳酸鈣。由于超重力法生產的碳酸鈣設備要求高，操作復雜，生產成本很高，也無法推廣應用。

發明內容
本發明的目的在于克服現有技術在碳酸鈣的生產過程中，都要將窯氣進行壓縮能耗大，尤其是在一般的間隙鼓泡式碳化反應時，無法生產具有較高應用價值球形碳酸鈣的弱點，提供一種碳化釜及應用碳化釜制備球形碳酸鈣的方法。本發明采用的技術方案如下
一種碳化釜，包括釜體、多個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個文丘里管以一定弧度傾斜組合在一起，其中窯氣環形管和文丘里管窯氣吸氣口相聯，漿料環形管和文丘里管漿料進口相聯，窯氣環形管又與窯氣進口管相聯，漿料環形管又與高壓泥漿泵相聯。
所述氣液混合器的出口管直徑為4-6cm，漿料環形管直徑為70-80cm，進口管直徑為IOcm ;窯氣環形管直徑為90-100cm,進口管直徑為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 5-2. 5cm，漿料進口直徑為4-6cm，窯氣吸氣口直徑為7-8cm。一種應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%的窯氣進行噴淋除塵、泡沫除塵后，再用鼓風機 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形管時，通過文丘里管漿料進口，再噴射進入碳化釜，同時在文丘里管效應的作用下，在窯氣環形管內形成負壓，窯氣在常壓下就被自動吸入，隨漿料一起噴射進入碳化釜，漿料快速噴射時的動能，在反應釜檔板的作用下，形成強力的漩渦，不需要機械攪拌就能使氣液混合均勻，當反應液的PH值小于7，即為碳化終點，從而完成氣液的混合碳化，合成球形碳酸鈣。本發明的優點是
利用該碳化反應釜，窯氣在常壓下就能吸入反應釜中；漿料從噴嘴中快速噴射時的動能帶動漿液旋轉，在反應釜檔板的作用下，形成強力的漩渦，不需要機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為窯氣進口管，5為爸內檔板,6為氫氧化韓衆料入口，7為碳化后衆料排放口，8為碳化時尾氣排放口。圖2為氣液混合器，其中，1-1為文丘里管，1-2為漿料環形管，1-3為窯氣環形管。圖3為文丘里管結構示意圖，其中，1-1-1為文丘里管漿料噴嘴口，1-1-2為漿料進口，1-1-3為窯氣吸入口。
具體實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，其中漿料環形管直徑為80cm，進口管直徑為8cm ;窯氣環形管直徑為lm，進口管直徑為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%的窯氣進行噴淋除塵、泡沫除塵后，再用鼓風機輸送到管式冷卻器，降溫至30°C以下備用；
用石家莊生產的型號為2PN型泥漿泵，流量為58立方米，楊程為17米，將釜內的漿料從上口吸入，打到文丘里混合器的漿料環形管，通過文丘里管漿料進口，再噴射進行碳化釜。在文丘里管效應的作用下，液體的快速射流，吸入環形氣管中的窯氣與漿料快速混合，完成碳化反應。下面結合實施例，對本發明作進一步描述，但應該理解這些實施例并不限制本發明的范圍，在不違背本發明精神和范圍的情況下，本領域技術人員可對本發明改變和改進以使其不同的使用情況、條件和實施方案。實施例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形管，通過文丘里管漿料進口，再噴射進行碳化釜。同時吸入環形氣管中的窯氣與漿料快速混合。碳化用窯氣中二氧化碳氣體的體積百分濃度為30%左右，起始反應時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，碳化反應為30-45°C，碳化4小時10分鐘后漿 料的PH值降為7.0以下，即為碳化終點。取碳化后的漿料在TEM電鏡上測得碳酸鈣形貌為類球形，粒徑在200_500nm，分散性好，且無團聚現象。實施例2
與實施例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，碳化反應為28-43°C，碳化5小時5分鐘后漿料的pH值降為7. O以下，即為碳化終點。取碳化后的漿料在TEM電鏡上測得碳酸鈣形貌為類球形，粒徑在200_450nm，分散性好，且無團聚現象。實施例3
與實施例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，碳化反應為28-39°C，碳化3小時55分鐘后漿料的pH值降為7. O以下，即為碳化終點。取碳化后的漿料在TEM電鏡上測得碳酸鈣形貌為類球形，粒徑在250_500nm，分散性好，且無團聚現象。以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。
權利要求
1.一種碳化釜，其特征在于，包括釜體、多個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個文丘里管以一定弧度傾斜組合在一起，其中窯氣環形管和文丘里管窯氣吸氣口相聯，漿料環形管和文丘里管漿料進口相聯，窯氣環形管又與窯氣進口管相聯，漿料環形管又與高壓泥漿泵相聯。
2.根據權利要求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，漿料環形管直徑為70-80cm，進口管直徑為IOcm ;窯氣環形管直徑為90-100cm，進口管直徑為8cm。
3.根據權利要求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，漿料進口直徑為4_6cm，窯氣吸氣口直徑為7_8cm。
4.一種應用權利要求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%的窯氣進行噴淋除塵、泡沫除塵后，再用鼓風機輸送到管式冷卻器，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形管時，通過文丘里管漿料進口，再噴射進入碳化釜，同時在文丘里管效應的作用下，在窯氣環形管內形成負壓，窯氣在常壓下就被自動吸入，隨漿料一起噴射進入碳化釜，漿料快速噴射時的動能，在反應釜檔板的作用下，形成強力的漩渦，不需要機械攪拌就能使氣液混合均勻，當反應液的PH值小于·7，即為碳化終點，從而完成氣液的混合碳化，合成球形碳酸鈣。
全文摘要
本發明公開了一種碳化釜及應用碳化釜制備球形碳酸鈣的方法。該碳化釜由釜體、多個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形管，通過文丘里管的液體進口射入碳化釜，在文丘里管效應的作用下，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釜中；同時漿料快速噴射時的動能，在反應釜檔板的作用下，形成強力的漩渦，不需要機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C01F11/18GK103011225SQ20121052397
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月7日 優先權日2012年12月7日
發明者顧慶雷, 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 申請人:池州凱爾特納米科技有限公司