专利名称：一种碳化釜及应用碳化釜制备球形碳酸钙的方法
技术领域：
本发明涉及碳酸钙合成技术领域，尤其是涉及一种利用文丘里管效应，合成球形碳酸钙的方法。
背景技术：
现有工业化生产超细碳酸钙的方法主要是采用间歇鼓泡搅拌式碳化反应釜，在碳化时窑气从反应釜的底部进入，通过机械搅拌使气液混合生成超细碳酸钙。该反应通入的窑气必须具有一定的压力，只有当窑气的压力大于氢氧化钙浆料在反应釜中的静压力后，才能使窑气压入反应釜，与氢氧化钙浆料混合进行反应。增大窑气的压力，目前所用设备主要是空气压缩机或罗茨风机。由于窑气在净化过程中，不可避免的还有少量的煤焦油和煤 灰等杂质，该杂质对空气压缩机或罗茨风机的正常运行造成较大的影响，必须经常清理才能实现正常生产。特别是采用空气压缩机时，用于润滑用的机油会随窑气而带入产品中，对产品的性能也造成一定的影响。在一般的碳酸钙合成中，若碳化时不进行搅拌和温度的控制，只能生成纺锤形的轻质碳酸钙。而对于一些特殊应用领域，由于球形碳酸钙的流动性好，附加值高，所以球形碳酸钙的合成已成为人们研究的热点。一般球形碳酸钙的合成是采用氯化钙溶液与碳酸钠或碳酸铵溶液的复分解反应。该反应生产成本高，副产物污染严重，目前在工业生产中很少应用。申请号200910075549. 6介绍了一种球形碳酸钙的制备和应用，是将固体碳酸钙在60-10(TC下，采用喷射方法烘干，并喷射偶联剂与高分子颜料分散剂混合气雾即得球形碳酸钙，其实得到的是球形碳酸钙的颗粒物而不是球形碳酸钙原生粒子。申请号200410036421. 6介绍了一种球形纳米碳酸钙的制备方法，是采用高纯的氧化钙和高纯的二氧化碳气体，通过三级串联搅拌式连续鼓泡式碳化装置进行碳化，而对于一般的碳酸钙厂无法满足该生产的工艺条件。申请号0145312. 5介绍了制备具有具体形态的碳酸钙的方法，是在超重力的反应器中，加入氨水、铵类物质及双氧水时，获得球形碳酸钙。由于超重力法生产的碳酸钙设备要求高，操作复杂，生产成本很高，也无法推广应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术在碳酸钙的生产过程中，都要将窑气进行压缩能耗大，尤其是在一般的间隙鼓泡式碳化反应时，无法生产具有较高应用价值球形碳酸钙的弱点，提供一种碳化釜及应用碳化釜制备球形碳酸钙的方法。本发明采用的技术方案如下
一种碳化釜，包括釜体、多个文丘里管组成的气液混合器和高压泥浆泵组成；所述的气体混合器由3-6个文丘里管以一定弧度倾斜组合在一起，其中窑气环形管和文丘里管窑气吸气口相联，浆料环形管和文丘里管浆料进口相联，窑气环形管又与窑气进口管相联，浆料环形管又与高压泥浆泵相联。
所述气液混合器的出口管直径为4-6cm，浆料环形管直径为70-80cm，进口管直径为IOcm ;窑气环形管直径为90-100cm,进口管直径为8cm。所述文丘里管的中间喉部直径为3-4cm，浆料喷嘴口直径为L 5-2. 5cm，浆料进口直径为4-6cm，窑气吸气口直径为7-8cm。一种应用碳化釜制备球形碳酸钙的方法，包括以下步骤
(O将生石灰用热水消化，除杂精制，并冷却至30°c以下，配制成重量百分浓度为7. 0-10. 0% 的 Ca (OH) 2 浆料，待用；
(2)向Ca(OH)2浆料加入晶型控制剂硅酸钠，加入量为生成碳酸钙重量的2-4%；
(3)将含有CO2体积百分浓度为25-32%的窑气进行喷淋除尘、泡沫除尘后，再用鼓风机 输送到管式冷却器，降温至30°C以下备用；
(4)用高压泥浆泵将浆料由打到气液混合器中的浆料环形管时，通过文丘里管浆料进口，再喷射进入碳化釜，同时在文丘里管效应的作用下，在窑气环形管内形成负压，窑气在常压下就被自动吸入，随浆料一起喷射进入碳化釜，浆料快速喷射时的动能，在反应釜档板的作用下，形成强力的漩涡，不需要机械搅拌就能使气液混合均匀，当反应液的PH值小于7，即为碳化终点，从而完成气液的混合碳化，合成球形碳酸钙。本发明的优点是
利用该碳化反应釜，窑气在常压下就能吸入反应釜中；浆料从喷嘴中快速喷射时的动能带动浆液旋转，在反应釜档板的作用下，形成强力的漩涡，不需要机械搅拌就能使气液混合均匀；在添加适量晶型控制剂硅酸钠后，就能合成球形碳酸钙。
图1为为碳化釜，其中，I为气液混合器，2为高压泥浆泵，3为碳化浆料吸入口，4为窑气进口管，5为爸内档板,6为氢氧化韩衆料入口，7为碳化后衆料排放口，8为碳化时尾气排放口。图2为气液混合器，其中，1-1为文丘里管，1-2为浆料环形管，1-3为窑气环形管。图3为文丘里管结构示意图，其中，1-1-1为文丘里管浆料喷嘴口，1-1-2为浆料进口，1-1-3为窑气吸入口。
具体实施例方式碳化釜的釜体直径1. 5m，高2. 5m ;釜体下部由4文丘里组成的气液混合器，其中浆料环形管直径为80cm，进口管直径为8cm ;窑气环形管直径为lm，进口管直径为IOcm ;文丘里管气液混合料出口管直径为6cm，文丘里管中间喉部直径为3. 5cm,喉部处浆料喷嘴口直径为2cm，浆料进口直径为6cm，窑气吸气口直径为8cm。将生石灰用热水消化，除杂精制，并冷却至30°C以下，配制成Ca(OH)2浆料的重量百分浓度在7. 0-10. 0%之间，泵入碳化釜中，同时加入晶型控制剂硅酸钠待碳化；
将含有C02体积百分浓度为25-32%的窑气进行喷淋除尘、泡沫除尘后，再用鼓风机输送到管式冷却器，降温至30°C以下备用；
用石家庄生产的型号为2PN型泥浆泵，流量为58立方米，杨程为17米，将釜内的浆料从上口吸入，打到文丘里混合器的浆料环形管，通过文丘里管浆料进口，再喷射进行碳化釜。在文丘里管效应的作用下，液体的快速射流，吸入环形气管中的窑气与浆料快速混合，完成碳化反应。下面结合实施例，对本发明作进一步描述，但应该理解这些实施例并不限制本发明的范围，在不违背本发明精神和范围的情况下，本领域技术人员可对本发明改变和改进以使其不同的使用情况、条件和实施方案。实施例1
在碳化釜中加入重量百分浓度为8. 5%氢氧化钙浆料3立方米，加入晶型控制剂硅酸钠8公斤，采用2PN型泥浆泵将釜中的浆料从上口吸入，打到文丘里混合器的浆料环形管，通过文丘里管浆料进口，再喷射进行碳化釜。同时吸入环形气管中的窑气与浆料快速混合。碳化用窑气中二氧化碳气体的体积百分浓度为30%左右，起始反应时氢氧化钙浆料的温度为30°C，窑气的吸入量为20立方米/小时，碳化反应为30-45°C，碳化4小时10分钟后浆 料的PH值降为7.0以下，即为碳化终点。取碳化后的浆料在TEM电镜上测得碳酸钙形貌为类球形，粒径在200_500nm，分散性好，且无团聚现象。实施例2
与实施例1相似的方法，在碳化釜中加入重量百分浓度为10%氢氧化钙浆料3立方米，加入晶型控制剂硅酸钠10公斤，碳化反应为28-43°C，碳化5小时5分钟后浆料的pH值降为7. O以下，即为碳化终点。取碳化后的浆料在TEM电镜上测得碳酸钙形貌为类球形，粒径在200_450nm，分散性好，且无团聚现象。实施例3
与实施例1相似的方法，在碳化釜中加入重量百分浓度为7%氢氧化钙浆料3立方米，加入晶型控制剂硅酸钠8公斤，碳化反应为28-39°C，碳化3小时55分钟后浆料的pH值降为7. O以下，即为碳化终点。取碳化后的浆料在TEM电镜上测得碳酸钙形貌为类球形，粒径在250_500nm，分散性好，且无团聚现象。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
权利要求
1.一种碳化釜，其特征在于，包括釜体、多个文丘里管组成的气液混合器和高压泥浆泵组成；所述的气体混合器由3-6个文丘里管以一定弧度倾斜组合在一起，其中窑气环形管和文丘里管窑气吸气口相联，浆料环形管和文丘里管浆料进口相联，窑气环形管又与窑气进口管相联，浆料环形管又与高压泥浆泵相联。
2.根据权利要求1所述的碳化釜，其特征在于，所述气液混合器的出口管直径为·4-6cm，浆料环形管直径为70-80cm，进口管直径为IOcm ;窑气环形管直径为90-100cm，进口管直径为8cm。
3.根据权利要求1所述的碳化釜，其特征在于，所述文丘里管的中间喉部直径为·3-4cm，浆料喷嘴口直径为1. 5-2. 5cm，浆料进口直径为4_6cm，窑气吸气口直径为7_8cm。
4.一种应用权利要求1所述的碳化釜制备球形碳酸钙的方法，其特征在于包括以下步骤 (O将生石灰用热水消化，除杂精制，并冷却至30°C以下，配制成重量百分浓度为·7.0-10. 0% 的 Ca (OH) 2 浆料，待用； (2)向Ca(OH)2浆料加入晶型控制剂硅酸钠，加入量为生成碳酸钙重量的2-4%； (3)将含有CO2体积百分浓度为25-32%的窑气进行喷淋除尘、泡沫除尘后，再用鼓风机输送到管式冷却器，降温至30°C以下备用； (4)用高压泥浆泵将浆料由打到气液混合器中的浆料环形管时，通过文丘里管浆料进口，再喷射进入碳化釜，同时在文丘里管效应的作用下，在窑气环形管内形成负压，窑气在常压下就被自动吸入，随浆料一起喷射进入碳化釜，浆料快速喷射时的动能，在反应釜档板的作用下，形成强力的漩涡，不需要机械搅拌就能使气液混合均匀，当反应液的PH值小于·7，即为碳化终点，从而完成气液的混合碳化，合成球形碳酸钙。
全文摘要
本发明公开了一种碳化釜及应用碳化釜制备球形碳酸钙的方法。该碳化釜由釜体、多个文丘里管组成的气液混合器和高压泥浆泵组成。待碳化的浆料由高压泥浆泵打入浆料环形管，通过文丘里管的液体进口射入碳化釜，在文丘里管效应的作用下，液体的快速射流，吸入窑气与浆料快速混合。利用该气液混合器，窑气不需压缩就能吸入反应釜中；同时浆料快速喷射时的动能，在反应釜档板的作用下，形成强力的漩涡，不需要机械搅拌就能使气液混合均匀；在浆料中添加适量硅酸钠后，就能合成球形碳酸钙。
文档编号C01F11/18GK103011225SQ20121052397
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月7日 优先权日2012年12月7日
发明者顾庆雷, 徐宇坤, 顾菲菲, 孟钧林, 顾宗军, 倪伯祥, 高健健, 曹继勇, 张小桐, 陶沈杰 申请人:池州凯尔特纳米科技有限公司