發(fā)布時(shí)間:2021-01-16
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近年英國、西班牙、日本等國的碳酸鈣生產(chǎn)商紛紛看好我國市場,在廣東、江蘇、安徽、浙江等省相繼建起一些年產(chǎn)2~5萬t超細(xì)碳酸鈣的獨(dú)資或合資企業(yè),目前英國瓷土公司已在安徽建設(shè)了2萬t/a的造紙用超細(xì)碳酸鈣生產(chǎn)廠,并準(zhǔn)備在寧波再建1套5萬t/a的生產(chǎn)裝置。我國碳酸鈣市場對國外公司的吸引力由此可見一斑,同時(shí)也顯示了超細(xì)碳酸鈣在我國有著廣闊的發(fā)展前景。我國對納米級超細(xì)活性碳酸鈣的需求量預(yù)計(jì)每年以15%的增長率增長。我國塑料、油墨、特殊紙制品、轎車漆及橡膠幾個(gè)主要行業(yè)對納米碳酸鈣有較大的需求量,到2005年預(yù)計(jì)將增加到8萬t以上。
根據(jù)碳化過程的不同,我國超細(xì)鈣的生產(chǎn)方法大體可分為間歇鼓泡碳化法、連續(xù)鼓泡碳化法、連續(xù)噴霧碳化法、超重力反應(yīng)結(jié)晶法4種。
(1)間歇鼓泡碳化法
根據(jù)碳化塔中是否有攪拌裝置,該法又可分為普通間歇鼓泡碳化法和攪拌式間歇鼓泡碳化法。該法是在錐底圓柱體碳化塔中加入精制氫氧化鈣懸濁液和適當(dāng)?shù)奶砑觿?,然后從塔底通入二氧化碳碳化之終點(diǎn),得到所要求的碳酸鈣產(chǎn)品。在反應(yīng)過程中需要嚴(yán)格控制反應(yīng)條件,如碳化溫度、二氧化碳流量、石灰乳濃度及攪拌速度,并加入適當(dāng)?shù)奶砑觿T摲ㄍ顿Y少、操作簡單,但生產(chǎn)不連續(xù),自動(dòng)化程度低,產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定,主要表現(xiàn)在產(chǎn)品晶形不易控制、粒度分布不均、不同批次產(chǎn)品的重現(xiàn)性差。目前國內(nèi)在多數(shù)廠家采用此法來生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣,生產(chǎn)超細(xì)碳酸鈣必須嚴(yán)格控制反應(yīng)工藝參數(shù),才能提高不同批次產(chǎn)品的穩(wěn)定性。
(2)連續(xù)鼓泡碳化法
連續(xù)鼓泡碳化法一般采用兩級或三級串聯(lián)碳化工藝,即精制石灰乳經(jīng)級碳化塔進(jìn)行部分碳化或得到反應(yīng)混合液,在漿液槽中加入適當(dāng)?shù)奶砑觿┖筮M(jìn)入第二級碳化塔碳化制得終產(chǎn)品。該法由于碳化過程分步進(jìn)行,采用級間進(jìn)行表面活性處理,可通過制冷來控制碳化溫度,因此對晶形的成核、生長過程和表面處理分段控制,從而可得到較好的晶形、較小的粒徑和粒徑分布?,F(xiàn)在,國內(nèi)有些碳酸鈣生產(chǎn)廠家可以根據(jù)用戶的需求,通過嚴(yán)格控制石灰乳濃度、碳化溫度、添加劑的類型和配比等來生產(chǎn)所需晶形和粒徑的產(chǎn)品。
(3)連續(xù)噴霧碳化法
連續(xù)噴霧碳化法一般采用三級串聯(lián)碳化工藝。精制石灰乳從級碳化塔頂部噴霧成0.01-0.1mm的液滴加入,二氧化碳從塔底通入,二者逆流接觸發(fā)生碳化反應(yīng)。反應(yīng)混合液從塔底流出,進(jìn)入漿液槽,添加適當(dāng)?shù)姆稚┨幚砗螅瑖婌F進(jìn)入第二級碳化塔繼續(xù)碳化,然后再經(jīng)表面活性處理、噴霧進(jìn)入三級碳化塔碳化制得終產(chǎn)品。其產(chǎn)品粒徑可達(dá)40-80nm。該法為河北科技大學(xué)專利,其技術(shù)理念無疑是先進(jìn)的,以液體作為分散相進(jìn)行汽液傳質(zhì)反應(yīng),增加了汽液接觸面積,在反應(yīng)初期易形成大量的晶核,可在較高溫度下生產(chǎn)超細(xì)鈣。但由于該工藝投資較高、技術(shù)較復(fù)雜、操作難度較大、更主要的問題是噴嘴霧化問題難以解決,因?yàn)橐胩岣邍娮祆F化效果,就必須縮小噴嘴孔徑,而縮小噴嘴孔徑則容易造成堵塞。
(4)超重力反應(yīng)結(jié)晶法
超重力反應(yīng)結(jié)晶法是湘潭大學(xué)和北京化工大學(xué)先后在1986年和1989年研究開發(fā)的新技術(shù),該技術(shù)的特征是以強(qiáng)化氣液傳質(zhì)過程為基本出發(fā)點(diǎn),其在于碳化反應(yīng)是在超重力離心反應(yīng)器(旋轉(zhuǎn)螺旋或填充床反應(yīng)器)中進(jìn)行,利用填充床高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的幾十到幾百倍重力加速度,可獲得超重力場環(huán)境,并通過CO2和Ca(OH)2懸濁液在超重力設(shè)備中逆流接觸,使相間傳質(zhì)和微觀混合得到極大強(qiáng)化,為CaCO3均勻快速成核創(chuàng)造了理想環(huán)境。在超重力場中,各種傳遞過程得到極大強(qiáng)化,相界面迅速更新,體積傳質(zhì)系數(shù)可提高到常重力填充床的10-1000倍,從而可提高Ca(OH)2溶解和CO2吸收速率,使體系中Ca2+和CO32-的濃度增加,過飽和度提高,同時(shí)添加適當(dāng)?shù)姆稚刂凭w生長,終得到平均粒徑達(dá)15-30nm的納米級碳酸鈣。該法粒徑分布均勻,不同批次產(chǎn)品的重現(xiàn)性好,且碳化反應(yīng)時(shí)間為傳統(tǒng)方法的1/4-1/10,達(dá)國際先進(jìn)水平。目前,北京化工大學(xué)將該工藝3000t/年的納米級碳酸鈣在廣東廣平化工有限公司、內(nèi)蒙古蒙西高新技術(shù)材料公司實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。據(jù)報(bào)道,山西蘭花華明納米材料有限公司建成了3萬噸/年納米級超細(xì)碳酸鈣生產(chǎn)基地,專門生產(chǎn)橡膠用、造紙及油墨用、涂料用超細(xì)碳酸鈣產(chǎn)品。
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