CN107032381A - 一种搅拌式连续碳化装置和碳酸钙粒子合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种搅拌式连续碳化装置和碳酸钙粒子合成方法，通过储浆池内的搅拌轴和搅拌桨叶的设置，避免碳化过程中浆液变稠不流动的现象，并能增加窑气与浆液的接触面积从而加速碳化，通过挡板的设置增加了窑气与浆液间的反应时间，通过控制搅拌轴的转动可更及时的控制碳化反应参数，从而更好的保证纳米碳酸钙产品的质量，此发明用于纳米碳酸钙生产设备领域。
Description
技术领域
本发明涉及纳米碳酸钙粒子合成领域，特别是涉及一种搅拌式连续碳化装置和碳酸钙粒子合成方法。
背景技术
碳化反应是在一个气、液、固三相反应体系中进行，其中涉及到氢氧化钙固体的溶解、二氧化碳气体吸收、碳酸钙的沉淀以及碳酸钙粒子成核生长过程。“碳化法”是目前国内外制备碳酸钙中普遍采用的方法，氢氧化钙和二氧化碳反应的碳化过程是最为关键的一个步骤。
目前的连续碳化装置，将二氧化碳和碳酸钙按比例输入碳化罐后进行碳化反应生产，很难对纳米碳酸钙产品的质量进行精细可调的控制，且由于目前的连续碳化装置中不能对碳化过程中的浆液和碳化罐环境进行调节，更难保证纳米碳酸钙的生产质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能通过更精细调节保证纳米碳酸钙质量的搅拌式连续碳化装置和碳酸钙粒子合成方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种搅拌式连续碳化装置，包括碳化罐本体和位于上部远端与碳化罐本体内腔体相通的储浆池，储浆池的一端为浆液入口，储浆池的上部设有气体置入装置，碳化罐本体内设有若干道横向塔板，各横向塔板的一端与碳化罐本体内部固定连接，位于横向塔板另一端悬置形成与下方相通的输液口，位于碳化罐本体内的各输液口相互错位呈S形或者蛇形布置，位于碳化罐本体的底部设有排浆塔板，排浆塔板与碳化罐本体底部间设有熟浆出口，储浆池内设有横向设置的搅拌轴，搅拌轴上间隔设有若干搅拌桨叶，沿储浆池的长度方向还布置有垂直于搅拌轴设置的若干挡板，各挡板的顶部低于储浆池的顶部的高度。
进一步作为本发明技术方案的改进，各挡板顶端的高度从浆液入口至搅拌轴的远端递减。
进一步作为本发明技术方案的改进，各挡板的侧面与储浆池内壁断开形成过浆通道。
进一步作为本发明技术方案的改进，储浆池内设有至少六道间隔设置的挡板和六扇间隔设置的搅拌桨叶，各挡板和搅拌桨叶彼此间隔设置。
进一步作为本发明技术方案的改进，气体置入装置包括位于储浆池顶部横向设置的横管和与横管相同竖向伸入储浆池底部的若干竖管，各竖管的底部均设有用于气体扩散的气流分布器。
进一步作为本发明技术方案的改进，位于碳化罐本体的底部连接有气体减压管和安装在气体减压管上的气体减压阀。
进一步作为本发明技术方案的改进，排浆塔板向熟浆出口倾斜向下设置，排浆塔板的倾斜角度为2～5度。
进一步作为本发明技术方案的改进，排浆塔板的左侧设有连接在排浆塔板与碳化罐本体内壁间的平台，气体减压管的连接口位于平台上方。
进一步作为本发明技术方案的改进，上下两相邻的横向塔板间均设置有至少两道间隔设置的支撑杆。
一种碳酸钙粒子合成方法，包括以下步骤：
1）、将氢氧化钙通过浆液入口注入储浆池，并从储浆池的底部注入二氧化碳与氢氧化钙充分接触；
2）、将储浆池分隔为若干直线排布的反应区域，各反应区域间通过挡板隔开，在各反应区域对浆液沿储浆池长度方向进行轴向搅拌，至浆液从远端的挡板顶部进入相邻的反应区域；
3）、浆液通过储浆池的另一端进入碳化罐本体，在碳化罐本体内经过横向塔板形成的S形或者蛇形流道至最底层的倾斜向下设置的排浆塔板，并经排浆塔板最底端的熟浆出口排出。
本发明的有益效果：此搅拌式连续碳化装置和碳酸钙粒子合成方法通过储浆池内的搅拌轴和搅拌桨叶的设置，避免碳化过程中浆液变稠不流动的现象，并能增加窑气与浆液的接触面积从而加速碳化，通过挡板的设置增加了窑气与浆液间的反应时间，通过控制搅拌轴的转动可更及时的控制碳化反应参数，从而更好的保证纳米碳酸钙产品的质量。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明实施例整体结构示意图。
具体实施方式
参照图1，本发明为一种搅拌式连续碳化装置，包括碳化罐本体10和位于上部远端与碳化罐本体10内腔体相通的储浆池20，储浆池20的一端为浆液入口，储浆池20的上部设有气体置入装置30，碳化罐本体10内设有若干道横向塔板11，各横向塔板11的一端与碳化罐本体10内部固定连接，位于横向塔板11另一端悬置形成与下方相通的输液口，位于碳化罐本体10内的各输液口相互错位呈S形或者蛇形布置，位于碳化罐本体10的底部设有排浆塔板12，排浆塔板12与碳化罐本体10底部间设有熟浆出口13，储浆池20内设有横向设置的搅拌轴21，搅拌轴21上间隔设有若干搅拌桨叶22，沿储浆池20的长度方向还布置有垂直于搅拌轴21设置的若干挡板23，各挡板23的顶部低于储浆池20的顶部的高度。
一种碳酸钙粒子合成方法，包括以下步骤：
1）、将氢氧化钙通过浆液入口注入储浆池20，并从储浆池20的底部注入二氧化碳与氢氧化钙充分接触；
2）、将储浆池20分隔为若干直线排布的反应区域，各反应区域间通过挡板23隔开，在各反应区域对浆液沿储浆池20长度方向进行轴向搅拌，至浆液从远端的挡板23顶部进入相邻的反应区域；
3）、浆液通过储浆池20的另一端进入碳化罐本体10，在碳化罐本体10内经过横向塔板11形成的S形或者蛇形流道至最底层的倾斜向下设置的排浆塔板12，并经排浆塔板12最底端的熟浆出口13排出。
此搅拌式连续碳化装置和碳酸钙粒子合成方法通过储浆池20内的搅拌轴21和搅拌桨叶22的设置，避免碳化过程中浆液变稠不流动的现象，并能增加窑气与浆液的接触面积从而加速碳化，通过挡板23的设置增加了窑气与浆液间的反应时间，通过控制搅拌轴21的转动可更及时的控制碳化反应参数，从而更好的保证纳米碳酸钙产品的质量。
作为本发明优选的实施方式，各挡板23顶端的高度从浆液入口至搅拌轴21的远端递减。
作为本发明优选的实施方式，各挡板23的侧面与储浆池20内壁断开形成过浆通道。
作为本发明优选的实施方式，储浆池20内设有至少六道间隔设置的挡板23和六扇间隔设置的搅拌桨叶22，各挡板23和搅拌桨叶22彼此间隔设置。
作为本发明优选的实施方式，气体置入装置30包括位于储浆池20顶部横向设置的横管和与横管相同竖向伸入储浆池20底部的若干竖管，各竖管的底部均设有用于气体扩散的气流分布器。
作为本发明优选的实施方式，位于碳化罐本体10的底部连接有气体减压管和安装在气体减压管3上的气体减压阀31。
作为本发明优选的实施方式，排浆塔板12向熟浆出口13倾斜向下设置，排浆塔板12的倾斜角度为2～5度。
作为本发明优选的实施方式，排浆塔板12的左侧设有连接在排浆塔板12与碳化罐本体10内壁间的平台4，气体减压管3的连接口位于平台4上方。
作为本发明优选的实施方式，上下两相邻的横向塔板11间均设置有至少两道间隔设置的支撑杆。
该装置是针对纳米碳酸钙合成的过程特点进行设置，在一层塔板上面形成储浆池20，通过储浆池20延长通过浆液入口进入的氢氧化钙浆液与通过气体置入装置30进入的二氧化碳间的反应时间，添加了搅拌轴21和搅拌桨叶22，搅拌轴21的搅拌方向和浆液流动方向一致，搅拌轴21和搅拌桨叶22起到浆液输送和增加二氧化碳和浆液接触面积从而加速碳化的作用，避免了碳化过程中浆液变稠不流动的现象。
储浆池20内增加了六块高度依次递减的挡板23，使得第一层分成至少五个碳化区域，挡板23的作用是防止进入碳化罐本体10内的生浆未经过成核期直接流入生长期区域。
挡板23固定于储浆池20中，从左往右挡板23的高度依次为550mm、520 mm、490 mm、460 mm、430 mm和400mm，各挡板23与搅拌轴21交接位置采用空心设计，孔直径为20mm，以避免搅拌轴21跟挡板23之间产生摩擦。
搅拌轴21距离储浆池20底部的距离为300mm，在搅拌轴21上等间距分布着6组搅拌桨叶22，其中每组有三个叶片组成，叶片采用弯叶设计，搅拌方式采用径流搅拌，搅拌输送方向为自左向右，左侧第一组搅拌桨叶22距离浆液入口100mm，接近浆液入口，浆液输送产生的惯性会对搅拌桨叶22转动起到推动作用，这种推动作用依次往后传递，使搅拌强度高于设定的功率强度。搅拌轴21在左右两端分别加安装支撑底座，用于保护搅拌装置。搅拌桨叶22距离储浆池20底部的距离为50mm，既能保证浆液充分搅拌，又不会刮蹭储浆池20底部的横向塔板11。
生浆通入储浆池20时先进入第一区进行初步碳化，通过搅拌轴21和搅拌桨叶22的作用依次进入第二区、第三区、第四区、第五区进行连续碳化，确保产品质量稳定。
气体置入装置30内各竖管的底部增加了气流分布器，增大了气液接触面积，加快纳米碳酸钙的成核反应速度和生长反应速度。
碳化罐本体10底部的最后一层塔板倾斜一定角度设置，最优的设置角度为2.56度，通过该倾斜设置的排浆塔板12可便于浆液流出和防止气体减压管3和气体减压阀31堵塞。
搅拌式连续碳化罐最后一层装有气体减压管3和气体减压阀31，可根据实际要求控制罐内压力，可实现加压和减压碳化，避免了窑气和浆液设置成同一出口难以控制的弊端。从而实现连续快速碳化生产，并可实现增压和减压碳化，生产的产品质量稳定均匀，可控、可调。
碳化罐本体10内的每块横向塔板11下方均连接有两根支撑杆，支撑杆的一段固定在碳化罐的壁上，该设计既能缓冲浆液往下流动对横向塔板11产生的冲击力，又能与垂直于碳化罐本体10的相邻两面一起起到固定横向塔板11的作用，剩余一面可以拆卸，便于设备维护清洗。
二氧化碳气体排出口位于平台4上方，二氧化碳气体排出口外接两条独立的气体减压管3，其中一条为排空管，上面未设置气体减压阀31，使未反应的二氧化碳及时排出，用于保持碳化罐本体10内的气压稳定；另外一条为可控制排气速度的减压管，管上设置气体减压阀31，可灵活调解碳化罐本体10内的气压，作为排空管的补充使用。
当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种搅拌式连续碳化装置，其特征在于：包括碳化罐本体和位于上部远端与碳化罐本体内腔体相通的储浆池，所述储浆池的一端为浆液入口，所述储浆池的上部设有气体置入装置，所述碳化罐本体内设有若干道横向塔板，各所述横向塔板的一端与碳化罐本体内部固定连接，位于所述横向塔板另一端悬置形成与下方相通的输液口，位于所述碳化罐本体内的各输液口相互错位呈S形或者蛇形布置，位于所述碳化罐本体的底部设有排浆塔板，所述排浆塔板与碳化罐本体底部间设有熟浆出口，所述储浆池内设有横向设置的搅拌轴，所述搅拌轴上间隔设有若干搅拌桨叶，沿所述储浆池的长度方向还布置有垂直于搅拌轴设置的若干挡板，各所述挡板的顶部低于储浆池的顶部的高度。
2.根据权利要求1所述的搅拌式连续碳化装置，其特征在于：各所述挡板顶端的高度从浆液入口至搅拌轴的远端递减。
3.根据权利要求2所述的搅拌式连续碳化装置，其特征在于：各所述挡板的侧面与储浆池内壁断开形成过浆通道。
4.根据权利要求1所述的搅拌式连续碳化装置，其特征在于：所述储浆池内设有至少六道间隔设置的挡板和六扇间隔设置的搅拌桨叶，各所述挡板和搅拌桨叶彼此间隔设置。
5.根据权利要求1所述的搅拌式连续碳化装置，其特征在于：所述气体置入装置包括位于储浆池顶部横向设置的横管和与所述横管相同竖向伸入储浆池底部的若干竖管，各所述竖管的底部均设有用于气体扩散的气流分布器。
6.根据权利要求1所述的搅拌式连续碳化装置，其特征在于：位于所述碳化罐本体的底部连接有气体减压管和安装在所述气体减压管上的气体减压阀。
7.根据权利要求6所述的搅拌式连续碳化装置，其特征在于：所述排浆塔板向熟浆出口倾斜向下设置，所述排浆塔板的倾斜角度为2～5度。
8.根据权利要求7所述的搅拌式连续碳化装置，其特征在于：所述排浆塔板的左侧设有连接在排浆塔板与碳化罐本体内壁间的平台，所述气体减压管的连接口位于平台上方。
9.根据权利要求1所述的搅拌式连续碳化装置，其特征在于：上下两相邻的所述横向塔板间均设置有至少两道间隔设置的支撑杆。
10.一种碳酸钙粒子合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）、将氢氧化钙通过浆液入口注入储浆池，并从储浆池的底部注入二氧化碳与氢氧化钙充分接触；
2）、将储浆池分隔为若干直线排布的反应区域，各反应区域间通过挡板隔开，在各所述反应区域对浆液沿储浆池长度方向进行轴向搅拌，至浆液从远端的挡板顶部进入相邻的反应区域；
3）、浆液通过储浆池的另一端进入碳化罐本体，在所述碳化罐本体内经过横向塔板形成的S形或者蛇形流道至最底层的倾斜向下设置的排浆塔板，并经排浆塔板最底端的熟浆出口排出。
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