CN105948093A - 一种以静态磁场控制固硫用纳米碳酸钙粒径的工艺 - Google Patents

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Abstract

一种以静态磁场控制固硫用纳米碳酸钙粒径的工艺，它涉及工艺技术领域。本发明采用在反应器外部增加静态磁场；氢氧化钙溶液以12m/s～15m/s的速度流过静态磁场，同时，从氢氧化钙溶液主体通道中，分支微量溶液进入显微镜观察范围；缓慢地将CO2气体通入氢氧化钙溶液中，用流量计控制通入CO2气体的流量，观察显微结晶体出现的瞬间即为适度CO2气体流量。维持这种CO2气体流量直至结晶完成；本发明生成的纳米碳酸钙，性能优异，具有补强和固硫双重作用。同时，因宽泛的用量，使之能够调节煤炭的燃烧速度，并改善成型时的挤出性能。

Description

一种以静态磁场控制固硫用纳米碳酸钙粒径的工艺
技术领域
本发明涉及工艺技术领域，具体涉及一种以静态磁场控制固硫用纳米碳酸钙粒径的工艺。
背景技术
纳米级纳米碳酸钙是80年代发展起来的一种新型纳米固体材料。纳米碳酸钙是指颗粒的粒径尺寸大小在1nm～100nm之间的超细粉末碳酸钙，包括超细碳酸钙(粒径0.02μm～0.1μm)和超微细碳酸钙(粒径小于或等于0.02μm)两种碳酸钙产品。纳米碳酸钙的生产中，碳酸钙结晶粒度大小、结晶形状、粒度分布及分散性能是其重要质量指标。粒度小、分布均匀、分散性能好的纳米碳酸钙产品具有更高的经济利用价值。
由于纳米碳酸钙粒子的超细化，其晶体结构和表面电子结构发生很大的变化，产生了普通碳酸钙所不具有的体积效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，使其与普通材料相比在补强性、透明性、分散性、触变性等方面表现出明显的优势。但是，用于固硫工艺时，纳米碳酸钙的颗粒表面能高，处于热力学非稳定状态，极易聚集成团，从而影响了纳米碳酸钙的固硫效果。
现有的纳米碳酸钙的主要生产工艺是碳化法，将石灰石(CaCO3)煅烧，得到氧化钙和CO2；加水使氧化钙消解，生成悬浮氢氧化钙；用多级旋液分离，除去颗粒及杂质，得到氢氧化钙悬浮液；通入CO2气体晶型控制剂，碳化至终点，经脱水、干燥、表面处理等工序，得到纳米碳酸钙。
上述工艺中，依靠CO2浓度、碳化温度、氧化钙浓度和控制剂等四个因素控制纳米碳酸钙的粒径，但由于反应过程十分迅速，四个因素有多个交叉点，因此，纳米碳酸钙的粒径很难精确控制。无法生产出固硫所需要的“狭窄分布”、“当量粒径偏大”的纳米碳酸钙。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种以静态磁场控制固硫用纳米碳酸钙粒径的工艺，它通过静态磁场控制碳酸钙颖粒间的附聚力，改进它的尺寸稳定性，降低相界面张力，从而改善其固硫反应性能，使其在低用量条件下下，也具有较好的固硫能力，拓宽了纳米碳酸钙的应用领域。
为实现上述目的，本发明采用的工艺步骤为：
1、将石灰石(CaCO3)煅烧，得到氧化钙和CO2；
2、加水使氧化钙消解，生成悬浮氢氧化钙；
3、用多级旋液分离，除去颗粒及杂质，得到氢氧化钙悬浮液；
4、在反应器外部增加静态磁场；
5、氢氧化钙溶液以12m/s～15m/s的速度流过静态磁场，同时，从氢氧化钙溶液主体通道中，分支微量溶液进入显微镜观察范围；
6、缓慢地将CO2气体通入氢氧化钙溶液中，用流量计控制通入CO2气体的流量，观察显微结晶体出现的瞬间即为适度CO2气体流量。维持这种CO2气体流量直至结晶完成。
所述的步骤2中的水为非纯净水，具有导电能力。
所述的步骤5中，氢氧化钙溶液经过磁化后的特点是分子团弱碱性，氢键角由105°变成103°，氢氧化钙溶液由原来的13～18个大分子团变成5～6个小分子团。
所述的交变磁场的强度为5600GS～6000GS，频率为50Hz，能够让磁力线垂直于氢氧化钙溶液的方向切割，氢氧化钙溶液分子偶极距发生偏转，溶液的正负离子被单个水分子包围。
本发明通过调节静态磁场强度，即可调整氢氧化钙溶液中钙离子的结晶过程，从而控制离子间的相互粘附与聚积特性，生成主体外貌形态为半纺锤状聚合体、粒径分布狭窄并适当偏右(偏大)的纳米碳酸钙。
本发明采用超高强磁场能够在不改变氢氧化钙溶液原有的化学成份条件下，使氢氧化钙溶液中矿物质的物理结构发生变化。
本发明采用上述工艺步骤后具有以下有益效果：生成的纳米碳酸钙，性能优异，具有补强和固硫双重作用。同时，因宽泛的用量，使之能够调节煤炭的燃烧速度，并改善成型时的挤出性能。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
具体实施方式一：
本具体实施方式采用以下工艺步骤：
1、将石灰石(CaCO3)煅烧，得到氧化钙和CO2；
2、加水使氧化钙消解，生成悬浮氢氧化钙；
3、用多级旋液分离，除去颗粒及杂质，得到氢氧化钙悬浮液；
4、在反应器外部增加静态磁场；
5、氢氧化钙溶液以12m/s的速度流过静态磁场，同时，从氢氧化钙溶液主体通道中，分支微量溶液进入显微镜观察范围；
6、缓慢地将CO2气体通入氢氧化钙溶液中，用流量计控制通入CO2气体的流量，观察显微结晶体出现的瞬间即为适度CO2气体流量。维持这种CO2气体流量直至结晶完成。
所述的步骤5中，氢氧化钙溶液经过磁化后的特点是分子团弱碱性，氢键角为103°，氢氧化钙溶液为5小分子团。
具体实施方式二：
本具体实施方式采用以下工艺步骤：
1、将石灰石(CaCO3)煅烧，得到氧化钙和CO2；
2、加水使氧化钙消解，生成悬浮氢氧化钙；
3、用多级旋液分离，除去颗粒及杂质，得到氢氧化钙悬浮液；
4、在反应器外部增加静态磁场；
5、氢氧化钙溶液以13m/s的速度流过静态磁场，同时，从氢氧化钙溶液主体通道中，分支微量溶液进入显微镜观察范围；
6、缓慢地将CO2气体通入氢氧化钙溶液中，用流量计控制通入CO2气体的流量，观察显微结晶体出现的瞬间即为适度CO2气体流量。维持这种CO2气体流量直至结晶完成。
所述的步骤5中，氢氧化钙溶液经过磁化后的特点是分子团弱碱性，氢键角位103°，氢氧化钙溶液为5个小分子团。
具体实施方式三：
本具体实施方式采用以下工艺步骤：
1、将石灰石(CaCO3)煅烧，得到氧化钙和CO2；
2、加水使氧化钙消解，生成悬浮氢氧化钙；
3、用多级旋液分离，除去颗粒及杂质，得到氢氧化钙悬浮液；
4、在反应器外部增加静态磁场；
5、氢氧化钙溶液以14m/s的速度流过静态磁场，同时，从氢氧化钙溶液主体通道中，分支微量溶液进入显微镜观察范围；
6、缓慢地将CO2气体通入氢氧化钙溶液中，用流量计控制通入CO2气体的流量，观察显微结晶体出现的瞬间即为适度CO2气体流量。维持这种CO2气体流量直至结晶完成。
所述的步骤5中，氢氧化钙溶液经过磁化后的特点是分子团弱碱性，氢键角为103°，氢氧化钙溶液为6个小分子团。
具体实施方式四：
本具体实施方式采用以下工艺步骤：
1、将石灰石(CaCO3)煅烧，得到氧化钙和CO2；
2、加水使氧化钙消解，生成悬浮氢氧化钙；
3、用多级旋液分离，除去颗粒及杂质，得到氢氧化钙悬浮液；
4、在反应器外部增加静态磁场；
5、氢氧化钙溶液以15m/s的速度流过静态磁场，同时，从氢氧化钙溶液主体通道中，分支微量溶液进入显微镜观察范围；
6、缓慢地将CO2气体通入氢氧化钙溶液中，用流量计控制通入CO2气体的流量，观察显微结晶体出现的瞬间即为适度CO2气体流量。维持这种CO2气体流量直至结晶完成。
所述的步骤5中，氢氧化钙溶液经过磁化后的特点是分子团弱碱性，氢键角为103°，氢氧化钙溶液为6个小分子团。
应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种以静态磁场控制固硫用纳米碳酸钙粒径的工艺，其特征在于它采用的工艺步骤为：
1)、将石灰石(CaCO3)煅烧，得到氧化钙和CO2；
2)、加水使氧化钙消解，生成悬浮氢氧化钙；
3)、用多级旋液分离，除去颗粒及杂质，得到氢氧化钙悬浮液；
4)、在反应器外部增加静态磁场；
5)、氢氧化钙溶液以12m/s～15m/s的速度流过静态磁场，同时，从氢氧化钙溶液主体通道中，分支微量溶液进入显微镜观察范围；
6)、缓慢地将CO2气体通入氢氧化钙溶液中，用流量计控制通入CO2气体的流量，观察显微结晶体出现的瞬间即为适度CO2气体流量，维持这种CO2气体流量直至结晶完成。
2.根据权利要求1所述的一种以静态磁场控制固硫用纳米碳酸钙粒径的工艺，其特征在于所述的步骤2中的水为非纯净水，具有导电能力。
3.根据权利要求1所述的一种以静态磁场控制固硫用纳米碳酸钙粒径的工艺，其特征在于所述的步骤5中，氢氧化钙溶液经过磁化后的特点是分子团弱碱性，氢键角由105°变成103°，氢氧化钙溶液由原来的13～18个大分子团变成5～6个小分子团。
4.根据权利要求1所述的一种以静态磁场控制固硫用纳米碳酸钙粒径的工艺，其特征在于所述的静态磁场的强度为5600GS～6000GS，频率为50Hz，能够让磁力线垂直于氢氧化钙溶液的方向切割，氢氧化钙溶液分子偶极距发生偏转，溶液的正负离子被单个水分子包围。
5.根据权利要求1所述的一种以静态磁场控制固硫用纳米碳酸钙粒径的工艺，其特征在于该工艺通过调节交变磁场强度来调整氢氧化钙溶液中钙离子的结晶过程，从而控制离子间的相互粘附与聚积特性，生成主体外貌形态为半纺锤状聚合体、粒径分布狭窄并适当偏右(偏大)的纳米碳酸钙。
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