[00061824]微细碳酸钙的制备方法

技术投资分析： 　　针对“鼓泡碳化法”制备微细颗粒碳酸钙存在的问题和不足，本发明方法提供一种在电磁场的磁化、极化和超声场空化效应协同作用条件下，高度强化基于离子、分子尺度上的微观扩散、混合和传质过程，提高反应物分子的有效碰撞几率以及增加有效碰撞两种机理促进碳化反应的过程动力学和结晶动力学体系的频率因子Ｋ等，强化碳化反应过程。并且还直接影响晶核的形成和晶体的生长过程，促使晶核的形成速率大幅提高，又能不使晶核长成大晶体，且由于这种效应均匀、瞬时发生在液相的各个空间使得各晶核的成长、长大速度几近相同，对加速碳酸钙晶核的均一化生成和颗粒微细化、为控制最终产品粒径在100nm以内创造了条件。这在纳米碳酸钙生产中是十分关键的技术措施。同时，有效地加快了碳化反应的速率，尤其是后期碳化反应速率，大幅度缩短碳化时间。 技术的应用领域前景分析： 　　目前，国内外沉淀法生产微细颗粒碳酸钙的工业化生产工艺，仍广泛采用“间歇鼓泡碳化法”，它是将含CO2的气体通入装有Ca(OH)2浆液的带或不带搅拌器的鼓泡塔或反应罐中完成碳化反应，通过制冷控制反应温度和加入分散剂、晶型控制剂等添加剂实现微细碳酸钙的制备。但由于传统的间歇鼓泡碳化是一种全混流反应器受工艺和设备的限制，其气相分布的不均匀性，导致气、液、固相间的界面接触面积小，传质速度慢，微观混合差。用该合成方法和设备制备微细颗粒碳酸钙存在以下的问题和不足。 　　(1)生产的产品颗粒不够细，一般在0.1μm ～几个μm，粒径分布较宽。 　　（2）分散性和稳定性也差，不同批次间产品重现性差。 　　（3）反应过程中容易产生包裹现象最终导致产品返碱影响产品质量。 　　（4）传统的间歇鼓泡碳化是一种全混流反应器受工艺和设备的限制，成 　　核和晶体生长这两个过程难以分开，欲得到大小均匀一致的固相颗粒，工艺条件较难控制。 　　（5）生产过程需低温操作（一般低于25℃）能耗较高。 　　（6）碳化反应时间长达数小时，间歇生产效率低，规模小。 　　以上这些直接阻碍了碳酸钙产品品位和质量的提高及工业化应用，一般不能制备出小于50nm的碳酸钙，更难以制备出30nm的高档纳米级产品。造成在我国碳酸钙行业中，具有一定技术附加值的沉淀碳酸钙，在产品结构中仅占7.7%，其中具有高附加值的品种更是凤毛麟角，不足总产能的0.5%。而我国目前使用的纳米级活性碳酸钙95%左右依赖进口。 　　使用本发明方法，前期碳化成核阶段采用在电磁场的极化、磁化效应作用下的气流超声雾化碳化技术，控制晶核形成数量；后期碳化晶体生长阶段采用在电磁场的极化、磁化和超声场空化效应作用下的鼓泡碳化技术，保证晶核成长到一定程度。使成核和晶体生长这两个过程即分开又连续进行，达到超细及均匀成长之目的。使产品粒径微细化、均一化；分散性、稳定性和返碱性都得到改善；碳化反应时间短；耗能少、成本低，可连续生产纳米级碳酸钙的方法和设备。 　　我国是世界上碳酸钙资源大国和生产大国。碳酸钙是重要的无机粉体材料，广泛应用于塑料、橡胶、造纸、涂料、油墨、轿车漆和医药等行业。近年来，随着碳酸钙微细化及表面处理技术的进步，使碳酸钙产品由单一填充型向专业化、精细化、功能化方向发展，这进一步拓展了碳酸钙的应用领域，创造了新的市场机遇，人们对纳米级颗粒碳酸钙的需求量越来越大。因此，采用本发明方法，对现有众多碳酸钙厂的间歇鼓泡碳化设备进行技改，可提高产品的品质和设备生产率，降耗、节能，增加经济效益，是投资少，见效快的措施，所以市场需求空间广阔。 　　本发明方法不仅可应用于纳米碳酸钙的合成，而且还广泛应用于传质控制的气、液、固或液、液、固反应的轻工、石化和医药等领域。 效益分析： 　　对现年产万吨微米级（0.1μm ～几个μm）碳酸钙的企业，实施上述图-2所示的技术改造方案。 　　技改费用 　　对现有鼓泡碳化装置技改加装电磁场和超声场发生机构的费用。30万元 　　新增的电磁场、气流超声雾化碳化装置费用。 50万元 　　其它：高压气泵、中转贮槽、中转管道、中转泵等费用。 20万元 　　合计 100万元 　　技改后产品种类 　　技改后由原普通轻质碳酸钙（0.5~15μm）产品，改产以下两种主要产品： 　　普通纳米级碳酸钙（80~120nm）。 　　专用纳米级碳酸钙（40~80nm）。 　　技改后产量、产值和净收益 　　年产量1万t。（方案1） 　　普通纳米级碳酸钙（80~120nm）产品7000 t，1500~2000元/t×1050~1400万元。 　　专用纳米级碳酸钙（40~80nm）产品3000t，2000~2500元/t×3000 t = 600~750万元。 　　年产值1650~2150万元，年可增收1150~1500万元。[原产品普通轻质碳酸钙（0.5~15μm）平均价500~650元/t，年产值500~650万元 　　净收益(税后利润) 300~500万元。 　　年产量达到2万t。（方案2） 　　采用该专利技术对原年产量1万t的活性普通轻质碳酸钙厂家技改后，碳化速率加快，因而碳化合成反应设备生产能力可成倍提高，若充分挖掘其它工序现有设备生产能力的情况下，其年产量可扩大一倍，即年产量达到2万t。 　　普通纳米级碳酸钙（80~120nm）产品14000 t。 　　专用纳米级碳酸钙（40~80nm）产品6000t。 　　并按新产品平均价为2000元/t。年产值达4000万元。 　　净收益(税后利润) 为1300~1500万元。 　　扩产后效益：年产量扩大一倍达到2万t；年产值达4000万元，是原年产值的６～８倍；净收益(税后利润) 达到1300~1500万元，是原净收益的１０～１５倍。 厂房条件建议： 在生产微米级（0.1µm ～几个µm）碳酸钙的企业的现有厂房和机电设施的基础上，进行局部改造，主要新增电磁场、超声场发生机构和气流超声雾化碳化装置以及其它配套辅助设施即可。 备注： 无