CN217221502U - 一种纳米碳酸钙的碳化反应系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种纳米碳酸钙的碳化反应系统；包括喷雾反应塔、陈化槽、二次碳化塔，喷雾反应塔包含有料浆喷雾头、窑气分布器，料浆经加压料浆泵自上而下泵入喷雾反应塔，窑气经窑气分布器从下而上通过喷雾反应塔，并从喷雾塔上方出经管道进入二次反应罐；陈化槽包含搅拌装置，置于喷雾反应塔下方，料浆由喷雾反应塔下部自然流入陈化槽；二次碳化罐包含搅拌装置、气体分布装置；陈化槽和二次碳化罐通过管道连接，反应料浆经过料浆输送泵从陈化槽泵入二次碳化罐，初次反应后的窑气经气体分布器进入二次碳化罐。本实用新型使得纳米碳酸钙的二次碳化工艺实现连续运行，碳化工艺变得更易控制。

Description

一种纳米碳酸钙的碳化反应系统

技术领域

本实用新型涉及一种碳酸钙粉体的生产装置，具体来讲涉及一种纳米碳酸钙的碳化反应装置。

背景技术

纳米活性碳酸钙是20世纪90年代发展起来的一种新型功能性填充材料，由于粒子的超细化，其晶体结构和表面电子结构发生变化，产生了普通碳酸钙所不具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观隧道效应，从而具有一系列优良的理化性能。与普通碳酸钙产品相比，由于其产品质量和性能都有了较大改善，使之在众多应用领域中可起到增强、增韧作用，从面改变应用制品的加工性、使用性和外观性，可以部分取代炭黑、白炭黑和钛白粉等昂贵的原材料，使产品成本下降，质量大幅度提高。因此，纳米碳酸钙一出现，就表现出广泛的适用性和较为旺盛的市场需求，广泛应用于橡胶、塑料、造纸、涂料、胶粘剂、油墨、化妆品和医药等领域。

碳化法是化学制备纳米碳酸钙产品的常用方法，通过煅烧石灰石得到氧化钙和含二氧化碳的窑气，将氧化钙和水按一定比例进行消化，得到氢氧化钙反应浆料，然后通入净化后的窑气，碳化反应生成碳酸钙沉淀物，再脱水、干燥、破碎得到纳米碳酸钙产品。碳化反应是制备碳酸钙生产过程中最为关键的工艺步骤，对反应条件的控制决定了产品的粒径大小与分布，在实际生产过程中，其所需要控制的工艺参数很多且严格，产品质量很难稳定控制，严重制约了纳米碳酸钙的应用发展。

目前已实现工业化的碳化方法主要有间歇式碳化法、超重力法、多级喷雾碳化法等，间歇式碳化法粒径难以控制，而超重力法、多级喷雾碳化法存在设备投资大、技术较复杂、操作难度大、能耗大等问题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提出一种纳米碳酸钙的碳化反应装置，其针对二次碳化工艺，先采用喷雾的方式将氢氧化钙料浆与窑气进行第一次碳化反应，一方面进行碳化反应形成碳酸钙颗粒核心，另一方面可对窑气降温并降低窑气中的二氧化碳浓度，反应料浆经喷雾反应后进入陈化槽陈化一段时间；进一步，初次反应料浆由料浆输送泵泵入二次碳化装置，喷雾反应后剩余的窑气通入初次反应料浆在二次碳化罐进行二次搅拌碳化反应，料浆在二次碳化罐为下进上出，反应体系整体可实现纳米碳酸钙二次碳化工艺的连续制备。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种纳米碳酸钙的碳化系统，其特征在于；该系统包括喷雾反应塔、陈化槽、二次碳化罐；所述喷雾反应塔包含有料浆喷雾头、窑气分布器，料浆经加压料浆泵泵入喷雾反应塔；陈化槽包含搅拌装置，置于喷雾反应塔下方，料浆由喷雾反应塔下部自然流入陈化槽；二次碳化罐包含搅拌装置、气体分布装置，喷雾反应塔和二次碳化罐通过管道连接，反应料浆经过料浆输送泵从陈化槽泵入二次碳化罐。

根据本实用新型所述一种纳米碳酸钙的碳化系统，其特征在于；所述喷雾反应塔包含有料浆喷雾头、窑气分布器，反应料浆经高压料浆泵泵入，以雾气形态自上而下通过喷雾反应塔，窑气经窑气分布器自下而上通过喷雾反应塔，喷雾反应塔上方为窑气出口。

根据本实用新型所述一种纳米碳酸钙的碳化系统，其特征在于；所述陈化槽置于喷雾反应塔下方，料浆在喷雾反应塔经喷雾反应后流入陈化槽。

根据本实用新型所述一种纳米碳酸钙的碳化系统，其特征在于；所述陈化槽与二次碳化罐经管道连接，反应料浆经过料浆输送泵从陈化槽泵入二次碳化罐。

根据本实用新型所述一种纳米碳酸钙的碳化系统，其特征在于；所述二次碳化罐包含搅拌装置、气体分布装置，料浆进口设置于二次碳化罐下方，出口设置于二次碳化罐上方，气体分布装置设置在二次碳化罐下方中心位置，窑气从喷雾反应塔喷雾反应后经管道和气体分布装置进入二次碳化罐，与初次反应料浆进一步反应。

本实用新型的有益效果：本实用新型的碳化反应系统适合于二次碳化制备纳米碳酸钙的工艺，首先采用喷雾反应的方式，雾化器将反应料浆雾化为十分细小均匀雾粒，自上而下喷洒，从石灰窑来的经净化的窑气经反应塔下部的气体分布器自下而上输送，由于气、液传质面积加大且逆流接触，气-液间的微观混合程度极高，从而反应产生大量的细小碳酸钙晶核，在此过程中，窑气温度得以降低，窑气中二氧化碳浓度下降，形成的碳酸钙晶核得以在喷雾反应塔底部存积陈化；在二次碳化罐中，料浆进一步同温度和浓度均得以下降的窑气反应，反应主要在已形成的碳酸钙晶核表面进行，碳酸钙晶粒得以成长，由于窑气温度和二氧化碳浓度均得以下降，晶粒的成长较普通的间歇鼓泡碳化法更易于控制，从而可以通过料浆流速的控制轻易地控制纳米碳酸钙产品的粒径。由此，本实用新型与普通搅拌鼓泡碳化装置相比，纳米碳酸钙的碳化工艺变得更易控制，与多级喷雾碳化装置相比，除碳化工艺变得更易控制之外，还使得能耗和制备成本得以明显下降。

附图说明

图1为本实用新型的纳米碳酸钙的碳化反应系统的结构示意图；

其中：1.喷雾反应塔，2.陈化槽，3.二次碳化罐，4.加压料浆泵，5.喷雾喷头，6.窑气分布器，7.陈化槽搅拌系统，8.料浆输送泵，9.气体分布器，10. 二次碳化罐搅拌装置。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示；本申请在此提供了一种纳米碳酸钙的碳化系统，可以按照如下方式予以实施；包括喷雾反应塔1、陈化槽2、二次碳化罐3，所述喷雾反应塔2包含有料浆喷雾头5、窑气分布器6，料浆经加压料浆泵4泵入喷雾反应塔 1；陈化槽2包含搅拌装置7，置于喷雾反应塔1下方，料浆由喷雾反应塔1下部自然流入陈化槽2；二次碳化罐3包含搅拌装置10、气体分布装置9，喷雾反应塔1和二次碳化罐通过管道连接，反应料浆经过料浆输送泵8从陈化槽2泵入二次碳化罐3。

实施时；所述喷雾反应塔1包含有料浆喷雾头5、窑气分布器6，反应料浆经高压料浆泵4泵入，以雾气形态自上而下通过喷雾反应塔1，窑气经窑气分布器6自下而上通过喷雾反应塔1，喷雾反应塔1上方为窑气出口；

实施时；所述陈化槽2置于喷雾反应塔1下方，陈化槽2带有搅拌装置7，料浆在喷雾反应塔1经喷雾反应后流入陈化槽2。

实施时；所述陈化槽2与二次碳化罐3经管道连接，反应料浆经过料浆输送泵8从陈化槽2泵入二次碳化罐3。

实施时；所述二次碳化罐3包含搅拌装置10、气体分布装置9，料浆进口设置于二次碳化罐3下方，出口设置于二次碳化罐3上方，气体分布装置9设置在二次碳化罐3下方中心位置，窑气从喷雾反应塔1喷雾反应后经管道和气体分布装置9进入二次碳化罐3，与初次反应料浆进一步反应。

本实用新型的工作过程为：反应料浆经高压料浆泵4泵入，以雾气形态自上而下通过喷雾反应塔1，窑气经窑气分布器6自下而上通过喷雾反应塔1，喷雾反应塔1上方为窑气出口，料浆喷雾与窑气在喷雾反应塔1内发生初次碳化反应，反应料浆在喷雾反应塔1经喷雾反应后流入陈化槽2陈化一段时间；进一步，初次反应料浆经过料浆输送泵8从陈化槽2泵入二次碳化罐3，窑气从喷雾反应塔1喷雾反应后经管道和气体分布装置9进入二次碳化罐3，两者在搅拌条件下进行二次碳化反应。料浆在二次碳化罐3为下进上出连续进行，通过控制高压料浆泵4和料浆输送泵8的泵速可实现初次碳化、陈化及二次碳化反应时间的控制。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种纳米碳酸钙的碳化系统，其特征在于；该系统包括喷雾反应塔(1)、陈化槽(2)、二次碳化罐(3)；所述喷雾反应塔(1)包含有料浆喷雾头(5)、窑气分布器(6)，料浆经加压料浆泵(4)泵入喷雾反应塔(1)；陈化槽(2)包含搅拌装置(7)，置于喷雾反应塔(1)下方，料浆由喷雾反应塔(1)下部自然流入陈化槽(2)；喷雾反应塔(1)和二次碳化罐通过管道连接，反应料浆经过料浆输送泵(8)从陈化槽(2)泵入二次碳化罐(3)。

2.根据权利要求1所述一种纳米碳酸钙的碳化系统，其特征在于；喷雾反应塔(1)上方为窑气出口。

3.根据权利要求1所述一种纳米碳酸钙的碳化系统，其特征在于；所述陈化槽(2)置于喷雾反应塔(1)下方，料浆在喷雾反应塔(1)经喷雾反应后流入陈化槽(2)。

4.根据权利要求1所述一种纳米碳酸钙的碳化系统，其特征在于；所述陈化槽(2)与二次碳化罐(3)经管道连接，反应料浆经过料浆输送泵(8)从陈化槽(2)泵入二次碳化罐(3)。

5.根据权利要求1所述一种纳米碳酸钙的碳化系统，其特征在于；所述二次碳化罐(3)包含搅拌装置(10)、气体分布装置(9)；料浆进口设置于二次碳化罐(3)下方，出口设置于二次碳化罐(3)上方，气体分布装置(9)设置在二次碳化罐(3)下方中心位置，窑气从喷雾反应塔(1)喷雾反应后经管道和气体分布装置(9)进入二次碳化罐(3)，与初次反应料浆进一步反应。

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