CN103058248B - 一种石膏生产纳米碳酸钙的设备与工艺 - Google Patents
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Abstract
一种石膏生产纳米碳酸钙的设备与工艺,该设备包括溶解室、盛液室、反应室,溶解室顶部设有石膏粉下料口,溶解室内部安装有搅拌器;盛液室位于溶解室的正下方,溶解室与盛液室之间通过滤网隔开,盛液室的底部通过安装有高压泵的管道与高压喷嘴相连,高压喷嘴设于反应室内的上部;反应室内的下部设有正对高压喷嘴的气体喷嘴,气体喷嘴通过管道依次与纳米铁粉下料斗、高压气体泵相连;高压气体泵与二氧化碳供应装置相连;反应室底部设有出料口;反应室外设有强化电磁场发生器。本发明还包括石膏生产纳米碳酸钙的工艺。采用本发明生产纳米碳酸钙,工艺简单;制得之纳米碳酸钙,纯度高,无臭无味,粒径分布窄。
Description
技术领域
本发明涉及一种碳酸钙的生产设备与工艺,尤其是涉及一种石膏生产纳米碳酸钙的设备与工艺。
背景技术
纳米碳酸钙又称为超细化碳酸钙,其粒度介于0.01-0.1μm之间,其应用最成熟的行业是塑料工业,主要用于高档塑料制品,可以改善塑料母料的流动性,提高其成型性。纳米碳酸钙用作塑料填料具有很好的增韧补强的作用,提高塑料的弯曲强度和弯曲弹性模量、热变形温度和尺寸稳定性,同时还赋予塑料滞热性。纳米碳酸钙用于油墨填料,具有稳定性好,光泽度高,不影响印刷油墨的干燥性能、适应性能等优点。
纳米级碳酸钙的生产方法很多,大体上可分为湿法与干法两类。
中国发明专利申请200710157482.1公开了一种纳米碳酸钙的制备方法,是在水中加入原料生石灰或氢氧化钙,配制成8-12%的悬浮液,在搅拌的状态下通入二氧化碳,调节溶液的pH,最后通过X型纳米对撞机制备20-80纳米的碳酸钙。
中国发明专利申请201110390578.9公开了一种纳米碳酸钙的制备方法,其提供的是一种在高压二氧化碳和离子液体参与下,在无水条件下进行碳化反应的纳米碳酸钙的制备方法。
但上述两种制备过程都过于复杂,重复性较差,不适宜工业化生产。
中国实用新型专利200320111078.8公开了一种纳米碳酸钙反应器,其由电机、壳体、搅拌轴、2-5级高速旋转的转子和定子组合体、CO2混合喷嘴和冷却器组成,利用该反应器实现多级乳化,连续生产,引入特殊制造的CO2混合气体压力喷嘴,在入口管对反应液进行雾化,该反应在一定程度上可以实现制备纳米碳酸钙的功能,但是整个设备、整个过程控制变量太多,工艺参数不好控制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是,克服现有技术的不足,提供一种工艺简单,操作方便的石膏生产纳米碳酸钙的设备与工艺,制得之纳米碳酸钙,纯度高,杂质含量少。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是:
本发明之石膏生产纳米碳酸钙的设备,包括溶解室、盛液室、反应室,所述溶解室顶部设有石膏粉下料口,溶解室内部安装有搅拌器;所述盛液室位于溶解室的正下方,溶解室与盛液室之间通过滤网隔开,所述盛液室的底部通过安装有高压泵的管道与高压喷嘴相连,所述高压喷嘴设于反应室内的上部;所述反应室内的下部设有正对高压喷嘴的气体喷嘴,所述气体喷嘴通过管道依次与纳米铁粉下料斗、高压气体泵相连;所述高压气体泵与二氧化碳供应装置相连;所述反应室底部设有出料口;所述反应室外设有强化电磁场发生器。
进一步,所述滤网的目数为3000-6000目(优选4000-5000目)。
本发明之石膏生产纳米碳酸钙的设备的工作过程,即本发明之石膏生产纳米碳酸钙的工艺,包括以下步骤:将石膏粉末从石膏粉下料口加入溶解室,启动搅拌器,同时通过石膏粉下料口向溶解室内加入15-40wt%的柠檬酸溶液或10—16wt%的盐酸溶液,部分石膏粉末溶解于溶解室中的柠檬酸溶液或盐酸溶液,未溶解的石膏粉末悬浮于溶液中,形成悬浮液,悬浮液经滤网过滤,滤液进入盛液室,启动与盛液室底部相连的高压泵,将盛液室中的滤液泵送至高压喷嘴,并通过高压喷嘴以0.2-10m/s(优选2-5m/s)的速度高速喷入反应室,同时,通过纳米铁粉下料斗加入纳米铁粉,并启动与二氧化碳供应装置相连的高压气体泵,纳米铁粉在高压气体泵的作用下连同二氧化碳气体通过气体喷嘴以0.5-15m/s(优选2-8m/s)的速度一同被吹入反应室,并与高压喷嘴喷出的滤液混合,二氧化碳气体溶于滤液中,生成碳酸,碳酸根离子与滤液中的钙离子发生反应,生成碳酸钙;同时打开反应室外部的强化电磁场发生器,反应室内产生频率为50-200Hz(优选90-140Hz)周期振动的电磁场,气体喷嘴喷出的铁粉在周期振动的电磁场的作用下高速运动,与生成的碳酸钙颗粒发生碰撞,以控制碳酸钙粒子的粒径;反应后的固体残渣及液体从反应室的底部出料口排出,排出的固体残渣,在定向电磁场作用下,分离出铁粉,余下的即为纳米碳酸钙。
采用本发明生产纳米碳酸钙,工艺简单,操作方便;制得之纳米碳酸钙,纯度高,无臭无味,具有钙含量高,杂质含量极少,粒径分布窄的特点,粒径可达到50-100 nm。
附图说明
图1是本发明石膏生产纳米碳酸钙的设备实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
参照附图,本实施例之石膏生产纳米碳酸钙的设备,包括溶解室3、盛液室4、反应室7,所述溶解室3顶部设有石膏粉下料口1,溶解室3内部安装有搅拌器2;所述盛液室4位于溶解室3的正下方,溶解室3与盛液室4之间通过滤网13隔开,滤网13的目数为5000目,所述盛液室4的底部通过安装有高压泵5的管道与高压喷嘴6相连,所述高压喷嘴6设于反应室7内的上部;所述反应室7内的下部设有正对高压喷嘴6的气体喷嘴9,所述气体喷嘴9通过管道依次与纳米铁粉下料斗10、高压气体泵11相连;所述高压气体泵11与二氧化碳供应装置相连;所述反应室7底部设有出料口12;所述反应室7外设有强化电磁场发生器8。
本实施例之石膏生产纳米碳酸钙的设备的工作过程,即本实施例之石膏生产纳米碳酸钙的工艺,包括以下步骤:将石膏粉末从石膏粉下料口1加入溶解室3,启动搅拌器2,同时通过石膏粉下料口向溶解室3内加入质量分数为35 wt%的柠檬酸溶液,部分石膏粉末溶解于溶解室3中的柠檬酸溶液,未溶解的石膏粉末悬浮于溶液中,形成悬浮液,悬浮液经滤网13过滤,滤液进入盛液室4,启动与盛液室4底部相连的高压泵6,将盛液室4中的滤液泵送至高压喷嘴6,并通过高压喷嘴6以2m/s的速度高速喷入反应室7,同时,通过纳米铁粉下料斗10加入纳米铁粉,并启动与二氧化碳供应装置相连的高压气体泵11,纳米铁粉在高压气体泵11的作用下连同二氧化碳气体通过气体喷嘴9以2.5m/s的速度高速一同被吹入反应室7,并与高压喷嘴6喷出的滤液混合,二氧化碳气体溶于滤液中,生成碳酸,碳酸根离子与滤液中的钙离子发生反应,生成碳酸钙;同时打开反应室7外部的强化电磁场发生器8,反应室7内产生频率为100 Hz的周期振动的电磁场,气体喷嘴9喷出的铁粉在周期振动的电磁场的作用下高速运动,与生成的碳酸钙颗粒发生碰撞,以控制碳酸钙粒子的粒径;反应后的固体残渣及液体从反应室7的底部出料口12排出,排出的固体残渣,在定向电磁场作用下,分离出铁粉,余下的的即为纳米碳酸钙。
采用本实施例生产纳米碳酸钙,工艺简单,操作方便;制得之纳米碳酸钙,纯度达99.8%,粒径为80-85nm,无臭无味,具有钙含量高,杂质含量极少,粒径分布窄的特点。
实施例2
本实施例中,通过石膏粉下料口向溶解室3内加入质量分数为15wt%的盐酸溶液。其他条件与实施例1相同。
采用本实施例生产纳米碳酸钙,工艺简单,操作方便;制得之纳米碳酸钙,纯度达99.8%,粒径为85-90nm,无臭无味,具有钙含量高,杂质含量极少,粒径分布窄的特点。
Claims (7)
1.一种石膏生产纳米碳酸钙的设备,其特征在于,包括溶解室、盛液室、反应室,所述溶解室顶部设有石膏粉下料口,溶解室内部安装有搅拌器;所述盛液室位于溶解室的正下方,溶解室与盛液室之间通过滤网隔开,所述盛液室的底部通过安装有高压泵的管道与高压喷嘴相连,所述高压喷嘴设于反应室内的上部;所述反应室内的下部设有正对高压喷嘴的气体喷嘴,所述气体喷嘴通过管道依次与纳米铁粉下料斗、高压气体泵相连;所述高压气体泵与二氧化碳供应装置相连;所述反应室底部设有出料口;所述反应室外设有强化电磁场发生器。
2.根据权利要求1所述的石膏生产纳米碳酸钙的设备,其特征在于,所述滤网的目数为3000-6000目。
3.根据权利要求2所述的石膏生产纳米碳酸钙的设备,其特征在于,所述滤网的目数为4000-5000目。
4.一种使用如权利要求1-3之一所述设备生产纳米碳酸钙的工艺,其特征在于,包括以下步骤:将石膏粉末从石膏粉下料口加入溶解室,启动搅拌器,同时通过石膏粉下料口向溶解室内加入质量浓度15-40wt%的柠檬酸溶液或10—16wt%的盐酸溶液,部分石膏粉末溶解于溶解室中的柠檬酸溶液或盐酸溶液,未溶解的石膏粉末悬浮于溶液中,形成悬浮液,悬浮液经滤网过滤,滤液进入盛液室,启动与盛液室底部相连的高压泵,将盛液室中的滤液泵送至高压喷嘴,并通过高压喷嘴以0.2-10m/s的速度喷入反应室,同时,通过纳米铁粉下料斗加入纳米铁粉,并启动与二氧化碳供应装置相连的高压气体泵,纳米铁粉在高压气体泵的作用下连同二氧化碳气体通过气体喷嘴以0.5-15m/s的速度一同被吹入反应室,并与高压喷嘴喷出的滤液混合,二氧化碳气体溶于滤液中,生成碳酸,碳酸根离子与滤液中的钙离子发生反应,生成碳酸钙;同时打开反应室外部的强化电磁场发生器,反应室内产生频率为50-200Hz周期振动的电磁场,气体喷嘴喷出的铁粉在周期振动的电磁场的作用下高速运动,与生成的碳酸钙颗粒发生碰撞,以控制碳酸钙粒子的粒径;反应后的固体残渣及液体从反应室的底部出料口排出,排出的固体残渣,在定向电磁场作用下,分离出铁粉,余下的即为纳米碳酸钙。
5.根据权利要求4所述的生产纳米碳酸钙的工艺,其特征在于,反应室内产生周期振动的电磁场的频率为90-140Hz。
6.根据权利要求4或5所述的生产纳米碳酸钙的工艺,其特征在于,将盛液室中的滤液泵送至高压喷嘴,并通过高压喷嘴以2-5m/s的速度喷入反应室。
7.根据权利要求4或5所述的生产纳米碳酸钙的工艺,其特征在于,纳米铁粉在高压气体泵的作用下连同二氧化碳气体通过气体喷嘴以2-8m/s的速度一同被吹入反应室。
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