納米碳酸鈣的主要工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)

　　納米級超細碳酸鈣的粒徑很?。ㄒ话銥? nm～100 nm），用物理方法生產(chǎn)納米級超細碳酸鈣很困難，特別是物理方法不能制備高活性晶形。因此，國內外都在研究化學(xué)方法，其中碳化法是生產(chǎn)納米級超細碳酸鈣的主要方法。納米碳酸鈣的工業(yè)化生產(chǎn)工藝主要有：間歇鼓泡碳化法、連續噴霧碳化法、超重力反應結晶法等。

1．1 間歇鼓泡碳化法
　　間歇鼓泡碳化法是目前國內外大多數廠(chǎng)家所采用的工藝。根據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的添加劑，然后從塔底通入二氧化碳進(jìn)行“碳化”，得到所要求的碳酸鈣產(chǎn)品。在反應過(guò)程中需要嚴格控制反應條件，如碳化溫度、二氧化碳流量、石灰乳濃度及攪拌速度，并加入適當的添加劑。
　　
1．2 連續噴霧碳化法
　　連續噴霧碳化法是將石灰乳用噴頭噴成霧狀，從塔頂噴下，將一定濃度的CO2以某一速度從塔底上升，與霧狀石灰乳發(fā)生反應。一般采用三級串聯(lián)碳化工藝。精制石灰乳從第一級碳化塔頂部噴霧成0．01 nm～0．1 mm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。反應混合液從塔底流出，進(jìn)入漿液槽，添加適當的分散劑處理后，噴霧進(jìn)入第二級碳化塔繼續碳化；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粒徑可達40～80 nm的最終產(chǎn)品。
　　
1．3 超重力反應結晶法
　　超重力反應結晶法技術(shù)的特征是以強化氣液傳質(zhì)過(guò)程為基本出發(fā)點(diǎn)。其核心在于碳化反應是在超重力離心反應器（旋轉螺旋或填充床反應器）中進(jìn)行，利用填充床高速旋轉產(chǎn)生的幾十到幾百倍重力加速度，可獲得超重力場(chǎng)環(huán)境。通過(guò)CO2和Ca(OH)2懸濁液在超重力專(zhuān)用設備中逆流接觸，使相間傳質(zhì)和微觀(guān)混合得到極大強化，為CaCO3均勻快速成核創(chuàng )造了理想環(huán)境。在超重力場(chǎng)中，各種傳遞過(guò)程得到極大強化，相界面迅速更新，體積傳質(zhì)系數可提高到常重力填充床的10～1 000倍，從而可大大提高Ca(OH)2溶解和CO2吸收速率，使體系中Ca2+和CO2-3的濃度增加，過(guò)飽和度提高，同時(shí)添加適當的分散劑，控制晶體生長(cháng)，最終得到平均粒徑達15～30 nm的納米級碳酸鈣。
1．4 非冷凍法制備工藝
　　非冷凍法納米碳酸鈣制備工藝的主要特點(diǎn)有：（１）碳化在常溫常壓下進(jìn)行，不需冷凍，能耗低，投資少。以新建10 000噸/年規模的納米碳酸鈣裝置為例，建設投資（不包括流動(dòng)資金）在1 200萬(wàn)元左右，噸產(chǎn)品成本1 000元以下。（２）產(chǎn)品粒徑通過(guò)調整助劑配方調控，可根據需要在10～100 nm范圍內調整，粒度分布窄，且操作簡(jiǎn)單。我國碳酸鈣資源豐富。目前，中國碳酸鈣年產(chǎn)量?jì)H次于美國，占世界第二位，已成為碳酸鈣生產(chǎn)大國，但還不是碳酸鈣生產(chǎn)強國。在我國碳酸鈣行業(yè)中，具有一定技術(shù)附加值的沉淀碳酸鈣在產(chǎn)品結構中僅占10%，具有高附加值的品種如納米級碳酸鈣不足總產(chǎn)量的1%；同時(shí)，產(chǎn)品的分散度較大，性能穩定性差，遠遠不能滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，每年仍需進(jìn)口十幾萬(wàn)噸。國外納米級超細碳酸鈣己形成大規模工業(yè)化生產(chǎn)。我們所采用燃料主要是煤，而國外，既有用煤作燃料，也有用油和用氣。

　  納米碳酸鈣是20世紀80年代運用納米技術(shù)加工發(fā)展而成的一種新型輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品，粒徑通常在20～100 nm之間。由于碳酸鈣粒子的超細化，其晶體結構和表面電子結構發(fā)生變化，產(chǎn)生了普通碳酸鈣所不具有的量子尺寸效應、小尺寸效應、表面效應和宏觀(guān)量子效應，且粒徑細而均勻、分布窄、比表面積大、表面活性及分散性好、表面能高，使其在實(shí)際使用中體現了很多普通碳酸鈣材料所不具備的更加優(yōu)異的性能，用途更為廣泛。如可廣泛大量應用于注塑、擠出、PVC型材、管材、汽車(chē)涂料、密封膠、粘結劑涂料、油墨、橡膠等行業(yè)，碳酸鈣產(chǎn)品的附加值得到很大提高，很快引起了世界各國的普遍關(guān)注，現已成為無(wú)機非金屬材料研究和企業(yè)競爭投資的熱點(diǎn)。