CN103979511B - 一种可连续操作的活性磷酸钙生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种可连续操作的活性磷酸钙生产方法，包括如下生产步骤，（1）原料的制备；（2）反应；（3）喷雾干燥；（4）成品包装。本发明将浓度为40%～45%的Ca(OH)2料浆和浓度为65%的磷酸按质量比为1.8:1的比例连续不间断的加入到管式反应器内，通过控制在管式反应器内的停留时间和搅拌器的转速来控制活性磷酸钙的合成和颗粒尺寸的大小，再将反应后的活性磷酸钙浆料直接送入喷雾干燥器内，通过控制喷雾干燥器内的温度来实现连续操作生产活性磷酸钙。本发明得到的磷酸钙颗粒大小可控，采用连续的生产方式，在提高生产效率的同时保证了产品质量的稳定。

Description

一种可连续操作的活性磷酸钙生产方法
技术领域
本发明属于化工领域，涉及一种活性磷酸钙的生产方法，特别是一种可连续操作的活性磷酸钙生产方法。
背景技术
活性磷酸钙属无定形磷酸盐，学名羟基磷酸钙，分子Ca10(PO4)6(OH)2，英文名称Hydroxypatite(HAP)，其产品粒度细而均匀，分散性好，比表面积大，活性高，故又称羟基活性磷酸钙。该物质是一种无毒、无味、无腐蚀性的白色悬浮体或粉体，不溶于水、乙醇、丙酮，溶于无机酸。活性磷酸钙悬浮聚合分散剂(HAP)是目前世界上使用量最大的一种悬浮聚合无机分散剂，主要用于聚苯乙烯(PS)、可发性聚苯乙烯(EPS)、丙烯腈一丁二烯一苯乙烯共聚物(ABS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和苯乙烯一丙烯腈共聚物(SAN)珠料的悬浮聚合。
活性磷酸钙还可用作树脂防粘的隔离剂，在陶瓷、生物材料、荧光材料、食品行业、人造骨骼材料等方面也有一定的应用。
羟基活性磷酸钙从反应的方式上讲可分为溶胶-凝胶法(sol-gelmethods)、水热法(Hydrothermalmethods)以及固相反应法(solidphasereactionmethods)。
（1）溶胶-凝胶法(sol-gelmethods)是利用Ca2+溶胶与PO3- 4溶胶构成液相反应体系，通过反应条件的控制生成HAP溶胶，最后经沉淀、过滤、干燥、粉碎等后处理制得HAP粉体。
根据溶胶及反应原理的不同，可分为复分解法和中和法两种。
复分解法也被称作磷酸钠法，是用工业磷酸三钠和工业氯化钙分别构成Ca2+溶胶与PO3- 4溶胶体系，经复分解反应，通过后处理制得HAP粉体。
反应式如下：
6Na3PO4·12H2O+10CaC12·2H2O=Cal0(PO4)6(OH)2+18NaC1+2HC1+90H2O
中和法又称磷酸法，是用石灰乳和磷酸分别构成Ca2+溶胶与PO3- 4溶胶体系，通过中和反应，再经后处理制得HAP粉末。
反应式如下：
6H3PO4+10Ca(OH)2=Ca10(PO4)6(OH)2+18H2O
（2）水热法(Hydrothermalmethods)，其特点是采用磷酸钙盐作为反应原料，在特制的密闭反应器内，以水溶液为反应介质，在高压环境中不受沸点限制，可使介质温度上升到200～400℃，使磷酸钙盐发生一定的分子增长，并使OH～加入晶格，其反应式为：
10CaHPO4+2H2O=Ca10(PO4)6(OH)2+4H3PO4
（3）固相反应法(soldphasereactionmethods)，采用固相物作为反应原料，在1200℃高温下通入水蒸汽，通过扩散传质的固相反应制得。目前合成的路线有：
6CaHPO4+4CaCO3=Ca10(PO4)6(OH)2+4CO2+2H2O
以上传统工艺大都采用间歇的生产方式，劳动强度大、劳动效率低，产品的粒径难以控制，产品质量不稳定，活性较低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出一种工艺更为合理、操作方便、生产效率高、产品质量稳定的可连续操作的活性磷酸钙生产方法。
本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的，一种可连续操作的活性磷酸钙生产方法，其特点是：包括如下生产步骤，（1）原料的制备：将质量百分比含量大于等于98%的Ca(OH)2按照0.7～0.8:1的比例加水混合，配置得到浓度为40%～45%的Ca(OH)2料浆；（2）反应：采用带搅拌的管式反应器进行连续生产，将上述Ca(OH)2料浆和浓度为65%的磷酸按质量比为1.8:1的比例连续不间断的加入到管式反应器内部，调节进料流量，使Ca(OH)2料浆和磷酸在管式反应器内的停留时间控制在15～20分钟之间，同时，控制管式反应器内的反应温度为50℃～60℃，压力为1～2MP，pH为7～8，并在管式反应器内搅拌器搅拌速度为400～600转/分的搅拌下进行中和反应，生成浓度为35%～40%的活性磷酸钙浆料；（3）喷雾干燥：将上述活性磷酸钙浆料直接送入喷雾干燥器，控制喷雾干燥器的进风温度为120℃～180℃，喷雾干燥器的塔内温度为90℃～150℃，活性磷酸钙浆料与喷雾干燥器内的热风接触，使活性磷酸钙浆料中的水分汽化，从而得到活性磷酸钙结晶，使干燥的活性磷酸钙结晶从喷雾干燥器底部出料，废气中夹带的活性磷酸钙结晶经多级旋风分离器分离后与从喷雾干燥器底部的出料混合进入料仓；（4）成品包装：料仓内的成品活性磷酸钙，由包装机自动称重、包装。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述Ca(OH)2料浆和磷酸从管式反应器的底部加料口加入，管式反应器内设置多层盘式搅拌器，管式反应器的壳体外设置套管式换热器，通热水进行加热，反应好的活性磷酸钙浆料从管式反应器的上部出料口流出。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述Ca(OH)2料浆和磷酸在管式反应器内的停留时间控制在17～18分钟之间。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，控制管式反应器内的反应温度为53℃～56℃。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，控制管式反应器内的压力为1.2～1.8MP。
本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，控制管式反应器内的pH为7.3～7.7。
与现有技术相比，本发明将浓度为40%～45%的Ca(OH)2料浆和浓度为65%的磷酸按质量比为1.8:1的比例连续不间断的加入到管式反应器内，通过控制在管式反应器内的停留时间和搅拌器的转速来控制活性磷酸钙的合成和颗粒尺寸的大小，再将反应后的活性磷酸钙浆料直接送入喷雾干燥器内，通过控制喷雾干燥器内的温度来实现连续操作生产活性磷酸钙。本发明得到的磷酸钙颗粒大小可控，采用连续的生产方式，在提高生产效率的同时保证了产品质量的稳定。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
一种可连续操作的活性磷酸钙生产方法，包括如下生产步骤，（1）原料的制备：将质量百分比含量大于等于98%的Ca(OH)2按照0.7～0.8:1的比例加水混合，配置得到浓度为40%～45%的Ca(OH)2料浆；（2）反应：采用带搅拌的管式反应器1进行连续生产，将上述Ca(OH)2料浆和浓度为65%的磷酸按质量比为1.8:1的比例连续不间断的加入到管式反应器1内部，调节进料流量，使Ca(OH)2料浆和磷酸在管式反应器内的停留时间控制在15～20分钟之间，同时，控制管式反应器1内的反应温度为50℃～60℃，压力为1～2MP，pH为7～8，并在管式反应器1内搅拌器搅拌速度为400～600转/分的搅拌下进行中和反应，生成浓度为35%～40%的活性磷酸钙浆料；（3）喷雾干燥：将上述活性磷酸钙浆料直接送入喷雾干燥器13，控制喷雾干燥器13的进风温度为120℃～180℃，喷雾干燥器13的塔内温度为90℃～150℃，活性磷酸钙浆料与喷雾干燥器13内的热风接触，使活性磷酸钙浆料中的水分汽化，从而得到活性磷酸钙结晶，使干燥的活性磷酸钙结晶从喷雾干燥器底部出料，废气中夹带的活性磷酸钙结晶经多级旋风分离器分离后与从喷雾干燥器底部的出料混合进入料仓；（4）成品包装：料仓内的成品活性磷酸钙，由包装机自动称重、包装。上述所有浓度均为质量百分比。所述的喷雾干燥器13的顶部设有一个热风进口，喷雾干燥器的底部设有物料出口，大部分的活性磷酸钙结晶从物料出口取出，在喷雾干燥器13的热风进口处通过管路外接有空气过滤器6，在空气过滤器6与热风进口相接的管路上依次还安装有鼓风机7和空气加热器8。所述的多级旋风分离器由一级旋风除尘器12和二级旋风除尘器11组成，在二级旋风除尘器11的出口处通过管路安装有引风机10。
所述Ca(OH)2料浆和磷酸从管式反应器的底部加料口2加入，管式反应器1内设置多层盘式搅拌器4，管式反应器1的壳体外设置套管式换热器3，通热水进行加热，反应好的活性磷酸钙浆料从管式反应器的上部出料口9流出；所述Ca(OH)2料浆和磷酸在管式反应器1内的停留时间控制在17～18分钟之间；控制管式反应器内的反应温度为53℃～56℃；控制管式反应器内的压力为1.2～1.8MP；控制管式反应器内的pH为7.3～7.7。所述管式反应器1的壳体外套装有套管式换热器3，套管式换热器3的底部设有热水进口14，套管式换热器3的顶部设有热水出口5。

Claims (5)

1.一种可连续操作的活性磷酸钙生产方法，其特征在于：包括如下生产步骤，
(1)原料的制备：将质量百分比含量大于等于98％的Ca(OH)2按照0.7～0.8:1的比例加水混合，配置得到浓度为40％～45％的Ca(OH)2料浆；
(2)反应：采用带搅拌的管式反应器进行连续生产，将上述Ca(OH)2料浆和浓度为65％的磷酸按质量比为1.8:1的比例连续不间断的加入到管式反应器内部，调节进料流量，使Ca(OH)2料浆和磷酸在管式反应器内的停留时间控制在15～20分钟之间，同时，控制管式反应器内的反应温度为50℃～60℃，压力为1～2MPa，pH为7～8，并在管式反应器内搅拌器搅拌速度为400～600转/分的搅拌下进行中和反应，生成浓度为35％～40％的活性磷酸钙浆料；所述Ca(OH)2料浆和磷酸从管式反应器的底部加料口加入，管式反应器内设置多层盘式搅拌器，管式反应器的壳体外设置套管式换热器，通热水进行加热，反应好的活性磷酸钙浆料从管式反应器的上部出料口流出；
(3)喷雾干燥：将上述活性磷酸钙浆料直接送入喷雾干燥器，控制喷雾干燥器的进风温度为120℃～180℃，喷雾干燥器的塔内温度为90℃～150℃，活性磷酸钙浆料与喷雾干燥器内的热风接触，使活性磷酸钙浆料中的水分汽化，从而得到活性磷酸钙结晶，使干燥的活性磷酸钙结晶从喷雾干燥器底部出料，废气中夹带的活性磷酸钙结晶经多级旋风分离器分离后与从喷雾干燥器底部的出料混合进入料仓；
(4)成品包装：料仓内的成品活性磷酸钙，由包装机自动称重、包装。
2.根据权利要求1所述的可连续操作的活性磷酸钙生产方法，其特征在于：所述Ca(OH)2料浆和磷酸在管式反应器内的停留时间控制在17～18分钟之间。
3.根据权利要求1所述的可连续操作的活性磷酸钙生产方法，其特征在于：控制管式反应器内的反应温度为53℃～56℃。
4.根据权利要求1所述的可连续操作的活性磷酸钙生产方法，其特征在于：控制管式反应器内的压力为1.2～1.8MPa。
5.根据权利要求1所述的可连续操作的活性磷酸钙生产方法，其特征在于：控制管式反应器内的pH为7.3～7.7。
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