專利名稱：一種用于合成納米碳酸鈣的裝置及其實現方法
技術領域：
本發明涉及化工反應設備領域，具體來說是一種用于合成納米碳酸鈣的裝置及其實現方法。
背景技術：
納米碳酸鈣，又稱超細碳酸鈣，其粉體的特點是
(1)粒子細平均粒徑為IO-IOOnm ；
(2)比表面積大比普通輕質碳酸鈣大近8倍；
(3)表面經過活化處理，活化率較高，具有不同的功能和用途；
(4)白度較高，適宜作淺色制品，PH值呈弱堿性；
(5)晶型多樣化，不同行業需要不同的晶型。
納米碳酸鈣是一種重要的無機化工原料，經表面改性處理而成為一種功能性的填充材料，廣泛應用于塑料、橡膠、油墨、涂料、造紙、膠粘劑、密封膠等工業，還應用于食品、醫藥、飼料、建材、化纖等行業。如
(1)添加納米碳酸鈣的橡膠制品的硫化膠拉長率、抗撕裂性能、壓縮變形和耐屈繞性能，都明顯好于添加一般碳酸鈣的產品。
(2)對于塑料來說，普通碳酸鈣只能起到填充劑的作用，改性納米碳酸鈣可以增加產品體積、降低成本、提高硬度和耐熱性以及剛度、改進加工性能、提高擦傷性和平滑度，還可以提高薄膜的透明性、韌性、開口性、抗老化性能等。
(3)納米碳酸鈣在涂料中不僅作為優質增白的涂料，降低成本，提高涂料的光澤度、干燥性和覆蓋力，還有透明性、穩定性、補強作用、快干等特點。
納米碳酸鈣的生產過程大致如下
(1)煅燒，石灰石經過預處理后進行煅燒，產生氧化鈣(石灰)、二氧化碳；
(2)消化，煅燒得到的石灰除渣后送消化池，與水進行消化反應生成石灰乳；
(3)碳化，石灰乳經除渣精制后的漿液，送往碳化反應設備(碳化塔)進行碳化反應；
(4)改性，碳酸鈣表面覆蓋改性劑，改性劑為脂肪酸、樹脂酸、偶聯劑等；
(5)壓濾，改性完畢的納米碳酸鈣用壓濾機壓濾脫水后，進行干燥、分級和包裝。
中國實用新型專利(ZL200320119232. 6，公開號C擬670338Y，
公開日期 2005.01. 12)公開了一種生產納米碳酸鈣的碳化塔，該碳化塔由外管和內管組成，內管是一個夾套，內管分別設有進水管和出水管，內管通過其進水管和出水管與外管連接固定，內管的下方設有一呈倒圓錐體狀的氣體分布器。其不足之處在于，因氣液接觸面有限，反應過程不均勻導致碳化時間長，對碳酸鈣晶體和碳化率都不易控制，易過碳化或不完全碳化，制得的碳酸鈣顆粒較大，且粒度分布不均勻；另外，生產效率低下，二氧化碳氣體的消耗過大，工藝條件較難控制。發明內容
本發明的目的在于克服以上現有技術存在的不足，提供了一種結構簡單、氣液接觸面廣、反應充分、碳化時間短、碳酸鈣晶體和碳化率易控制、不易過碳化或不完全碳化、碳酸鈣顆粒小和粒度分布均勻的用于合成納米碳酸鈣的裝置。
本發明的另一目的在于提供一種用于合成納米碳酸鈣的裝置的實現方法。
為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案一種用于合成納米碳酸鈣的裝置， 包括桶體和內桶，桶體內設置內桶，還包括桶蓋、分流板、同軸管、石灰乳進管和二氧化碳進管；桶蓋與桶體頂部密封連接，桶蓋分隔成石灰乳室和二氧化碳室，石灰乳室和二氧化碳室通過同軸管與桶體內部連通，石灰乳進管連接石灰乳室，二氧化碳進管連接二氧化碳室，內桶的上方設置分流板，分流板的寬度大于或等于內桶的內徑。
為了能取得更好的效果，所述石灰乳室位于桶蓋的內部上層，二氧化碳室位于桶蓋的內部下層。
作為一種優選的結構，所述同軸管包括內管和外管，石灰乳室通過內管與桶體內部相通，二氧化碳室通過外管與桶體內部相通，內管固定在桶蓋的隔板上，外管固定在桶蓋的底盤上，內管穿過外管，內管與外管之間有間隙。
為了便于排料及分流，所述桶體的底部為向下傾斜的錐形結構，所述錐形結構底部設置排料管，排料管上裝有排料管閥門；所述分流板為向上傾斜的錐形分流板。
為了控制反應溫度，所述內桶的桶壁為水套結構，水套的下部設置進水管，水套的上部設置出水管。
作為一種優選的結構，所述桶蓋的底部為一突出部分，突出部分伸至桶體內側且密封，石灰乳室和二氧化碳室位于所述突出部分。
作為一種優選的結構，所述同軸管的數量為50-900個/平方米，內管的內徑為 5mm-20mm，外管與內管之間的間隙為lmm-5mm，內管和外管的壁厚均為0. 5mm-2mm。
為了能更好的固定，所述外管通過焊口焊接固定于桶蓋的底盤上。
一種用于合成納米碳酸鈣的裝置的實現方法，包括以下步驟
(1)通過石灰乳進管給石灰乳室填充石灰乳及通過二氧化碳進管給二氧化碳室填充二氧化碳；
(2)石灰乳和二氧化碳通過同軸管同時進入桶體內部；
(3)石灰乳和二氧化碳混合后，石灰乳通過分流板進行兩側分流，分流后到達桶體內部的底部；
(4)石灰乳沿內桶向上運動至內桶頂部，與向下運動石灰乳匯合，形成內循環運動；
(5)當桶體內部溫度升高后，打開進水管，將冷水通入水套，冷水經過出水管流出， 形成水冷循環；
(6)反應完成后打開排料管閥門，成品從排料管處排出。
優選的，所述步驟(1)中的石灰乳室位于桶蓋底部突出部分上層，二氧化碳室位于桶蓋底部突出部分下層；所述步驟O)中的石灰乳通過內管進入桶體內部，二氧化碳通過外管進入桶體內部；所述步驟(3)中的分流板為向上傾斜的錐形分流板。
本發明相對于現有技術，具有如下的優點及效果
1、本發明與傳統的生產納米碳酸鈣的裝置相比，具有結構簡單、生產工藝容易控制、二氧化碳吸收率高、產物粒徑分布窄、形貌規整、便于規模化工業生產。應用本發明生產出的納米碳酸鈣產品質量穩定、晶型好、品質高，用透射電鏡檢測，粒度小且分布均勻，粒徑在 30-70nm。
2、本發明可在常壓下進行，不需要動力攪拌裝置，減少動力消耗90%以上。
3、本發明桶蓋內設有兩層腔室，上層為石灰乳室，下層為二氧化碳室，石灰乳室和二氧化碳室通過多個同軸管與桶體相通，石灰乳室通過同軸管的內管與桶體相通，二氧化碳室通過同軸管的外管與桶體相通，同軸管的出口向下。工作時，由于石灰乳與二氧化碳自同軸管同時向下噴出瞬間即發生混合，石灰乳可以更充分、更均勻地與二氧化碳氣體接觸， 并且解決了二氧化碳出氣孔易堵塞的問題，利于設備的正常運轉。
4、本發明在內桶的上方設置向上傾斜的錐形分流板，石灰乳沿錐形分流板于內桶的兩側借重力向下運動，至桶體底部的錐形結構后，再沿內桶向上運動至內桶頂部，與向下運動石灰乳匯合，形成內循環運動，進一步促進石灰乳充分與二氧化碳接觸，大大提高石灰乳對二氧化碳的吸收率。
5、本發明內桶的桶壁為水套結構，水套分別與進水管、出水管相通，當反應一段時間溫度升高后，將冷水經進水管通入水套，再經出水管流出，形成水冷循環，帶走反應放出的能量，達到控制反應溫度的目的。
6、本發明桶蓋的底部突出部分伸至桶體內側，石灰乳室和二氧化碳室位于突出部分，桶蓋通過所述突出部分與桶體配合，實現桶蓋的定位，以及桶蓋與桶體密封，其結構緊湊。
7、本發明桶體的底部為向下傾斜的錐形結構，所述錐形結構底部設置排料管，排料管上裝有排料管閥門，利于石灰乳的向上循環，以及反應后物料的及時排出。
8、本發明同軸管的數量為50-900個/平方米，內管的內徑為5mm-20mm，外管與內管之間的間隙為lmm-5mm，內管和外管的壁厚為0. 5mm-2mm。采用高密度分布的同軸管，很容易實現石灰乳與二氧化碳的混和完全。
圖1為本發明用于合成納米碳酸鈣的裝置整體結構示意圖2為本發明用于合成納米碳酸鈣的裝置的同軸管A處局部放大圖。
圖中標號與名稱如下
權利要求
1.一種用于合成納米碳酸鈣的裝置，包括桶體( 和內桶(3)，桶體O)內設置內桶 (3)，其特征在于還包括桶蓋(1)、分流板(8)、同軸管(10)、石灰乳進管(13)和二氧化碳進管(9)；桶蓋⑴與桶體(2)頂部密封連接，桶蓋⑴分隔成石灰乳室(11)和二氧化碳室(12)，石灰乳室(11)和二氧化碳室(1 通過同軸管(10)與桶體O)內部連通，石灰乳進管(1 連接石灰乳室(11)，二氧化碳進管(9)連接二氧化碳室(12)，內桶(3)的上方設置分流板(8)，分流板(8)的寬度大于或等于內桶(3)的內徑。
2.根據權利要求1所述的用于合成納米碳酸鈣的裝置，其特征在于所述石灰乳室(11)位于桶蓋⑴的內部上層，二氧化碳室(12)位于桶蓋⑴的內部下層。
3.根據權利要求2所述的用于合成納米碳酸鈣的裝置，其特征在于所述同軸管(10) 包括內管(14)和外管(15)，石灰乳室(11)通過內管(14)與桶體O)內部相通，二氧化碳室(12)通過外管(15)與桶體(2)內部相通，內管(14)固定在桶蓋(1)的隔板(19)上，外管(15)固定在桶蓋(1)的底盤(18)上，內管(14)穿過外管(15)，內管(14)與外管(15) 之間有間隙。
4.根據權利要求1所述的用于合成納米碳酸鈣的裝置，其特征在于所述桶體O)的底部為向下傾斜的錐形結構，所述錐形結構底部設置排料管(17)，排料管(17)上裝有排料管閥門(5)；所述分流板(8)為向上傾斜的錐形分流板。
5.根據權利要求1所述的用于合成納米碳酸鈣的裝置，其特征在于所述內桶(3)的桶壁為水套(6)結構，水套(6)的下部設置進水管，水套(6)的上部設置出水管(7)。
6.根據權利要求1或2所述的用于合成納米碳酸鈣的裝置，其特征在于所述桶蓋(1) 的底部為一突出部分，突出部分伸至桶體O)內側且密封，石灰乳室(11)和二氧化碳室(12)位于所述突出部分。
7.根據權利要求3所述的用于合成納米碳酸鈣的裝置，其特征在于所述同軸管(10) 的數量為50-900個/平方米，內管(14)的內徑為5mm-20mm，外管(15)與內管(14)之間的間隙為lmm-5mm，內管(14)和外管(15)的壁厚均為0. 5mm-2mm。
8.根據權利要求3所述的用于合成納米碳酸鈣的裝置，其特征在于所述外管(15)通過焊口(16)焊接固定于桶蓋(1)的底盤(18)上。
9.一種用于合成納米碳酸鈣的裝置的實現方法，其特征在于，包括以下步驟(1)通過石灰乳進管(1 給石灰乳室(11)填充石灰乳及通過二氧化碳進管(9)給二氧化碳室(1 填充二氧化碳；(2)石灰乳和二氧化碳通過同軸管(10)同時進入桶體O)內部；(3)石灰乳和二氧化碳混合后，石灰乳通過分流板(8)進行兩側分流，分流后到達桶體 ⑵內部的底部；(4)石灰乳沿內桶(3)向上運動至內桶( 頂部，與向下運動石灰乳匯合，形成內循環運動；(5)當桶體O)內部溫度升高后，打開進水管G)，將冷水通入水套(6)，冷水經過出水管(7)流出，形成水冷循環；(6)反應完成后打開排料管閥門(5)，成品從排料管(17)處排出。
10.根據權利要求9所述的用于合成納米碳酸鈣的裝置的實現方法，其特征在于所述步驟(1)中的石灰乳室(11)位于桶蓋(1)底部突出部分上層，二氧化碳室(1 位于桶蓋(1)底部突出部分下層；所述步驟O)中的石灰乳通過內管(14)進入桶體O)內部，二氧化碳通過外管(1 進入桶體O)內部；所述步驟C3)中的分流板(8)為向上傾斜的錐形分流板。
全文摘要
本發明公開了一種用于合成納米碳酸鈣的裝置，包括桶體和內桶，桶體內設置內桶，還包括桶蓋、分流板、同軸管、石灰乳進管和二氧化碳進管；桶蓋與桶體頂部密封連接，桶蓋分隔成石灰乳室和二氧化碳室，石灰乳室和二氧化碳室通過同軸管與桶體內部連通，內桶的上方設置分流板，分流板的寬度大于或等于內桶的內徑。本發明還公開了一種用于合成納米碳酸鈣的裝置的實現方法。本發明克服了現有技術中氣液接觸面有限、反應過程不均勻、易過碳化或不完全碳化、顆粒較大且粒度分布不均勻等問題，具有結構簡單、氣液接觸面廣、反應充分、碳化時間短、碳酸鈣晶體和碳化率易控制、不易過碳化或不完全碳化、碳酸鈣顆粒小和粒度分布均勻等特點。
文檔編號B82Y40/00GK102515238SQ20111044479
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月26日 優先權日2011年12月26日
發明者寧志強, 黃懷忠 申請人:梅州五指石科技有限公司