專利名稱：一種用于合成納米碳酸鈣的裝置及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化工反應(yīng)設(shè)備領(lǐng)域，具體來說是一種用于合成納米碳酸鈣的裝置及其實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
納米碳酸鈣，又稱超細(xì)碳酸鈣，其粉體的特點(diǎn)是
(1)粒子細(xì)平均粒徑為IO-IOOnm ；
(2)比表面積大比普通輕質(zhì)碳酸鈣大近8倍；
(3)表面經(jīng)過活化處理，活化率較高，具有不同的功能和用途；
(4)白度較高，適宜作淺色制品，PH值呈弱堿性；
(5)晶型多樣化，不同行業(yè)需要不同的晶型。
納米碳酸鈣是一種重要的無機(jī)化工原料，經(jīng)表面改性處理而成為一種功能性的填充材料，廣泛應(yīng)用于塑料、橡膠、油墨、涂料、造紙、膠粘劑、密封膠等工業(yè)，還應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、飼料、建材、化纖等行業(yè)。如
(1)添加納米碳酸鈣的橡膠制品的硫化膠拉長(zhǎng)率、抗撕裂性能、壓縮變形和耐屈繞性能，都明顯好于添加一般碳酸鈣的產(chǎn)品。
(2)對(duì)于塑料來說，普通碳酸鈣只能起到填充劑的作用，改性納米碳酸鈣可以增加產(chǎn)品體積、降低成本、提高硬度和耐熱性以及剛度、改進(jìn)加工性能、提高擦傷性和平滑度，還可以提高薄膜的透明性、韌性、開口性、抗老化性能等。
(3)納米碳酸鈣在涂料中不僅作為優(yōu)質(zhì)增白的涂料，降低成本，提高涂料的光澤度、干燥性和覆蓋力，還有透明性、穩(wěn)定性、補(bǔ)強(qiáng)作用、快干等特點(diǎn)。
納米碳酸鈣的生產(chǎn)過程大致如下
(1)煅燒，石灰石經(jīng)過預(yù)處理后進(jìn)行煅燒，產(chǎn)生氧化鈣(石灰)、二氧化碳；
(2)消化，煅燒得到的石灰除渣后送消化池，與水進(jìn)行消化反應(yīng)生成石灰乳；
(3)碳化，石灰乳經(jīng)除渣精制后的漿液，送往碳化反應(yīng)設(shè)備(碳化塔)進(jìn)行碳化反應(yīng)；
(4)改性，碳酸鈣表面覆蓋改性劑，改性劑為脂肪酸、樹脂酸、偶聯(lián)劑等；
(5)壓濾，改性完畢的納米碳酸鈣用壓濾機(jī)壓濾脫水后，進(jìn)行干燥、分級(jí)和包裝。
中國(guó)實(shí)用新型專利(ZL200320119232. 6，公開號(hào)C擬670338Y，
公開日期 2005.01. 12)公開了一種生產(chǎn)納米碳酸鈣的碳化塔，該碳化塔由外管和內(nèi)管組成，內(nèi)管是一個(gè)夾套，內(nèi)管分別設(shè)有進(jìn)水管和出水管，內(nèi)管通過其進(jìn)水管和出水管與外管連接固定，內(nèi)管的下方設(shè)有一呈倒圓錐體狀的氣體分布器。其不足之處在于，因氣液接觸面有限，反應(yīng)過程不均勻?qū)е绿蓟瘯r(shí)間長(zhǎng)，對(duì)碳酸鈣晶體和碳化率都不易控制，易過碳化或不完全碳化，制得的碳酸鈣顆粒較大，且粒度分布不均勻；另外，生產(chǎn)效率低下，二氧化碳?xì)怏w的消耗過大，工藝條件較難控制。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服以上現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、氣液接觸面廣、反應(yīng)充分、碳化時(shí)間短、碳酸鈣晶體和碳化率易控制、不易過碳化或不完全碳化、碳酸鈣顆粒小和粒度分布均勻的用于合成納米碳酸鈣的裝置。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于合成納米碳酸鈣的裝置的實(shí)現(xiàn)方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種用于合成納米碳酸鈣的裝置， 包括桶體和內(nèi)桶，桶體內(nèi)設(shè)置內(nèi)桶，還包括桶蓋、分流板、同軸管、石灰乳進(jìn)管和二氧化碳進(jìn)管；桶蓋與桶體頂部密封連接，桶蓋分隔成石灰乳室和二氧化碳室，石灰乳室和二氧化碳室通過同軸管與桶體內(nèi)部連通，石灰乳進(jìn)管連接石灰乳室，二氧化碳進(jìn)管連接二氧化碳室，內(nèi)桶的上方設(shè)置分流板，分流板的寬度大于或等于內(nèi)桶的內(nèi)徑。
為了能取得更好的效果，所述石灰乳室位于桶蓋的內(nèi)部上層，二氧化碳室位于桶蓋的內(nèi)部下層。
作為一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，所述同軸管包括內(nèi)管和外管，石灰乳室通過內(nèi)管與桶體內(nèi)部相通，二氧化碳室通過外管與桶體內(nèi)部相通，內(nèi)管固定在桶蓋的隔板上，外管固定在桶蓋的底盤上，內(nèi)管穿過外管，內(nèi)管與外管之間有間隙。
為了便于排料及分流，所述桶體的底部為向下傾斜的錐形結(jié)構(gòu)，所述錐形結(jié)構(gòu)底部設(shè)置排料管，排料管上裝有排料管閥門；所述分流板為向上傾斜的錐形分流板。
為了控制反應(yīng)溫度，所述內(nèi)桶的桶壁為水套結(jié)構(gòu)，水套的下部設(shè)置進(jìn)水管，水套的上部設(shè)置出水管。
作為一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，所述桶蓋的底部為一突出部分，突出部分伸至桶體內(nèi)側(cè)且密封，石灰乳室和二氧化碳室位于所述突出部分。
作為一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，所述同軸管的數(shù)量為50-900個(gè)/平方米，內(nèi)管的內(nèi)徑為 5mm-20mm，外管與內(nèi)管之間的間隙為lmm-5mm，內(nèi)管和外管的壁厚均為0. 5mm-2mm。
為了能更好的固定，所述外管通過焊口焊接固定于桶蓋的底盤上。
一種用于合成納米碳酸鈣的裝置的實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟
(1)通過石灰乳進(jìn)管給石灰乳室填充石灰乳及通過二氧化碳進(jìn)管給二氧化碳室填充二氧化碳；
(2)石灰乳和二氧化碳通過同軸管同時(shí)進(jìn)入桶體內(nèi)部；
(3)石灰乳和二氧化碳混合后，石灰乳通過分流板進(jìn)行兩側(cè)分流，分流后到達(dá)桶體內(nèi)部的底部；
(4)石灰乳沿內(nèi)桶向上運(yùn)動(dòng)至內(nèi)桶頂部，與向下運(yùn)動(dòng)石灰乳匯合，形成內(nèi)循環(huán)運(yùn)動(dòng)；
(5)當(dāng)桶體內(nèi)部溫度升高后，打開進(jìn)水管，將冷水通入水套，冷水經(jīng)過出水管流出， 形成水冷循環(huán)；
(6)反應(yīng)完成后打開排料管閥門，成品從排料管處排出。
優(yōu)選的，所述步驟(1)中的石灰乳室位于桶蓋底部突出部分上層，二氧化碳室位于桶蓋底部突出部分下層；所述步驟O)中的石灰乳通過內(nèi)管進(jìn)入桶體內(nèi)部，二氧化碳通過外管進(jìn)入桶體內(nèi)部；所述步驟(3)中的分流板為向上傾斜的錐形分流板。
本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果
1、本發(fā)明與傳統(tǒng)的生產(chǎn)納米碳酸鈣的裝置相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)工藝容易控制、二氧化碳吸收率高、產(chǎn)物粒徑分布窄、形貌規(guī)整、便于規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)。應(yīng)用本發(fā)明生產(chǎn)出的納米碳酸鈣產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、晶型好、品質(zhì)高，用透射電鏡檢測(cè)，粒度小且分布均勻，粒徑在 30-70nm。
2、本發(fā)明可在常壓下進(jìn)行，不需要?jiǎng)恿嚢柩b置，減少動(dòng)力消耗90%以上。
3、本發(fā)明桶蓋內(nèi)設(shè)有兩層腔室，上層為石灰乳室，下層為二氧化碳室，石灰乳室和二氧化碳室通過多個(gè)同軸管與桶體相通，石灰乳室通過同軸管的內(nèi)管與桶體相通，二氧化碳室通過同軸管的外管與桶體相通，同軸管的出口向下。工作時(shí)，由于石灰乳與二氧化碳自同軸管同時(shí)向下噴出瞬間即發(fā)生混合，石灰乳可以更充分、更均勻地與二氧化碳?xì)怏w接觸， 并且解決了二氧化碳出氣孔易堵塞的問題，利于設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
4、本發(fā)明在內(nèi)桶的上方設(shè)置向上傾斜的錐形分流板，石灰乳沿錐形分流板于內(nèi)桶的兩側(cè)借重力向下運(yùn)動(dòng)，至桶體底部的錐形結(jié)構(gòu)后，再沿內(nèi)桶向上運(yùn)動(dòng)至內(nèi)桶頂部，與向下運(yùn)動(dòng)石灰乳匯合，形成內(nèi)循環(huán)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)一步促進(jìn)石灰乳充分與二氧化碳接觸，大大提高石灰乳對(duì)二氧化碳的吸收率。
5、本發(fā)明內(nèi)桶的桶壁為水套結(jié)構(gòu)，水套分別與進(jìn)水管、出水管相通，當(dāng)反應(yīng)一段時(shí)間溫度升高后，將冷水經(jīng)進(jìn)水管通入水套，再經(jīng)出水管流出，形成水冷循環(huán)，帶走反應(yīng)放出的能量，達(dá)到控制反應(yīng)溫度的目的。
6、本發(fā)明桶蓋的底部突出部分伸至桶體內(nèi)側(cè)，石灰乳室和二氧化碳室位于突出部分，桶蓋通過所述突出部分與桶體配合，實(shí)現(xiàn)桶蓋的定位，以及桶蓋與桶體密封，其結(jié)構(gòu)緊湊。
7、本發(fā)明桶體的底部為向下傾斜的錐形結(jié)構(gòu)，所述錐形結(jié)構(gòu)底部設(shè)置排料管，排料管上裝有排料管閥門，利于石灰乳的向上循環(huán)，以及反應(yīng)后物料的及時(shí)排出。
8、本發(fā)明同軸管的數(shù)量為50-900個(gè)/平方米，內(nèi)管的內(nèi)徑為5mm-20mm，外管與內(nèi)管之間的間隙為lmm-5mm，內(nèi)管和外管的壁厚為0. 5mm-2mm。采用高密度分布的同軸管，很容易實(shí)現(xiàn)石灰乳與二氧化碳的混和完全。


圖1為本發(fā)明用于合成納米碳酸鈣的裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明用于合成納米碳酸鈣的裝置的同軸管A處局部放大圖。
圖中標(biāo)號(hào)與名稱如下
權(quán)利要求
1.一種用于合成納米碳酸鈣的裝置，包括桶體( 和內(nèi)桶(3)，桶體O)內(nèi)設(shè)置內(nèi)桶 (3)，其特征在于還包括桶蓋(1)、分流板(8)、同軸管(10)、石灰乳進(jìn)管(13)和二氧化碳進(jìn)管(9)；桶蓋⑴與桶體(2)頂部密封連接，桶蓋⑴分隔成石灰乳室(11)和二氧化碳室(12)，石灰乳室(11)和二氧化碳室(1 通過同軸管(10)與桶體O)內(nèi)部連通，石灰乳進(jìn)管(1 連接石灰乳室(11)，二氧化碳進(jìn)管(9)連接二氧化碳室(12)，內(nèi)桶(3)的上方設(shè)置分流板(8)，分流板(8)的寬度大于或等于內(nèi)桶(3)的內(nèi)徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于合成納米碳酸鈣的裝置，其特征在于所述石灰乳室(11)位于桶蓋⑴的內(nèi)部上層，二氧化碳室(12)位于桶蓋⑴的內(nèi)部下層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于合成納米碳酸鈣的裝置，其特征在于所述同軸管(10) 包括內(nèi)管(14)和外管(15)，石灰乳室(11)通過內(nèi)管(14)與桶體O)內(nèi)部相通，二氧化碳室(12)通過外管(15)與桶體(2)內(nèi)部相通，內(nèi)管(14)固定在桶蓋(1)的隔板(19)上，外管(15)固定在桶蓋(1)的底盤(18)上，內(nèi)管(14)穿過外管(15)，內(nèi)管(14)與外管(15) 之間有間隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于合成納米碳酸鈣的裝置，其特征在于所述桶體O)的底部為向下傾斜的錐形結(jié)構(gòu)，所述錐形結(jié)構(gòu)底部設(shè)置排料管(17)，排料管(17)上裝有排料管閥門(5)；所述分流板(8)為向上傾斜的錐形分流板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于合成納米碳酸鈣的裝置，其特征在于所述內(nèi)桶(3)的桶壁為水套(6)結(jié)構(gòu)，水套(6)的下部設(shè)置進(jìn)水管，水套(6)的上部設(shè)置出水管(7)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于合成納米碳酸鈣的裝置，其特征在于所述桶蓋(1) 的底部為一突出部分，突出部分伸至桶體O)內(nèi)側(cè)且密封，石灰乳室(11)和二氧化碳室(12)位于所述突出部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于合成納米碳酸鈣的裝置，其特征在于所述同軸管(10) 的數(shù)量為50-900個(gè)/平方米，內(nèi)管(14)的內(nèi)徑為5mm-20mm，外管(15)與內(nèi)管(14)之間的間隙為lmm-5mm，內(nèi)管(14)和外管(15)的壁厚均為0. 5mm-2mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于合成納米碳酸鈣的裝置，其特征在于所述外管(15)通過焊口(16)焊接固定于桶蓋(1)的底盤(18)上。
9.一種用于合成納米碳酸鈣的裝置的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括以下步驟(1)通過石灰乳進(jìn)管(1 給石灰乳室(11)填充石灰乳及通過二氧化碳進(jìn)管(9)給二氧化碳室(1 填充二氧化碳；(2)石灰乳和二氧化碳通過同軸管(10)同時(shí)進(jìn)入桶體O)內(nèi)部；(3)石灰乳和二氧化碳混合后，石灰乳通過分流板(8)進(jìn)行兩側(cè)分流，分流后到達(dá)桶體 ⑵內(nèi)部的底部；(4)石灰乳沿內(nèi)桶(3)向上運(yùn)動(dòng)至內(nèi)桶( 頂部，與向下運(yùn)動(dòng)石灰乳匯合，形成內(nèi)循環(huán)運(yùn)動(dòng)；(5)當(dāng)桶體O)內(nèi)部溫度升高后，打開進(jìn)水管G)，將冷水通入水套(6)，冷水經(jīng)過出水管(7)流出，形成水冷循環(huán)；(6)反應(yīng)完成后打開排料管閥門(5)，成品從排料管(17)處排出。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于合成納米碳酸鈣的裝置的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述步驟(1)中的石灰乳室(11)位于桶蓋(1)底部突出部分上層，二氧化碳室(1 位于桶蓋(1)底部突出部分下層；所述步驟O)中的石灰乳通過內(nèi)管(14)進(jìn)入桶體O)內(nèi)部，二氧化碳通過外管(1 進(jìn)入桶體O)內(nèi)部；所述步驟C3)中的分流板(8)為向上傾斜的錐形分流板。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于合成納米碳酸鈣的裝置，包括桶體和內(nèi)桶，桶體內(nèi)設(shè)置內(nèi)桶，還包括桶蓋、分流板、同軸管、石灰乳進(jìn)管和二氧化碳進(jìn)管；桶蓋與桶體頂部密封連接，桶蓋分隔成石灰乳室和二氧化碳室，石灰乳室和二氧化碳室通過同軸管與桶體內(nèi)部連通，內(nèi)桶的上方設(shè)置分流板，分流板的寬度大于或等于內(nèi)桶的內(nèi)徑。本發(fā)明還公開了一種用于合成納米碳酸鈣的裝置的實(shí)現(xiàn)方法。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中氣液接觸面有限、反應(yīng)過程不均勻、易過碳化或不完全碳化、顆粒較大且粒度分布不均勻等問題，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、氣液接觸面廣、反應(yīng)充分、碳化時(shí)間短、碳酸鈣晶體和碳化率易控制、不易過碳化或不完全碳化、碳酸鈣顆粒小和粒度分布均勻等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B82Y40/00GK102515238SQ20111044479
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者寧志強(qiáng), 黃懷忠 申請(qǐng)人:梅州五指石科技有限公司