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影响重钙碳化过程质量控制的因素有哪些?

(1)石灰乳的浓度当石灰乳黏度大时,浓度可控制在80100kg/m3;当石灰乳黏度小时,浓度可放宽在120kg/m3,石灰乳浓度低,对纳米碳酸钙的生产有利,但设备运行效益太低,能耗上升。

(2)碳化起始温度起始温度对重钙合成的晶型、粒径起决定性的作用,过程温度的影响也不可忽略。碳化起始温度低,成核速率大于成长速率,以成核为主。当控制较低的碳化起始温度时,可得到100nm以下的纳米碳酸钙产品。在实际生产中,碳化起始温度通常需要控制25℃以下。

(3)碳化过程温度碳化反应是放热反应,随着碳化反应的进行,体系温度越来越高,成核速率越来越小,成长速率越来越大碳酸钙结晶表现为以成长为主。碳化过程温度影响晶型,粒径及粒径分布,对某些特殊晶型(如玫瑰花瓣状,链锁状,晶须状等)的碳酸钙或粒径分布窄的重钙产品,都是通过调节和控制碳化的过程温度来实现的,控制不同的碳化过程温度,能制备出不同晶型和粒径的碳酸钙产品。

(4)搅拌速度增加搅拌速度,强化对流能加快碳化反应速度,也加快了成核与结晶生成速度,有利于形成超细粒子的纳米碳酸钙。理论上,搅拌速度越高对纳米碳酸钙的生成越有利,但搅拌速度越高,能耗越高,设备投资越大,在实际生产中对鼓泡碳化而言搅拌速度一般控制在150~400r/min。

(5)碳化反应CO2浓度、流量、压力:

①CO2的浓度越大,生成的CaCO2产品的平均粒径越小。因为随着CO)浓度的增加,CO)气相向液相的传质速率增加,CO与Ca(OH)2悬浮液的宏观反应加快,液相中生成的 CACO过他和度增加,反应液相中瞬间产生大量晶核,导致了 Cacoa微晶的粒度变小。同时,反应到达終点的时间相对缩知短,意味着CaCO微晶生长时间变短,这样也致使CaCO2微晶的粒子超细化。

②CO2气体流量增大,在一定流量范围内,反应到达终点所需的时间下降得很快,但气体流量超过此范圆后,随着气体流量的增加,反应到达终点的时间是几乎不变的

③CO2气体压力提高,可加强对液体的搅摔,有利于增加气液接触面积,强化气体的吸收与传质。但是大多数企业的COn来自石灰气,CO2压力仅为0.15~0.20MPa,而且基本上是一个恒定值。而尿素生产中富余的CO2气体压力在0~3.0MPa可调,高压CO2气源极大地强化了液体的搅拌,气体和搅拌机的共同作用,使体系的传质、反应均匀一致,对纳米碳酸钙的生产极为有利。

(6)碳化过程晶种品种的引入对碳酸钙颗粒粒径具有十分明显的形响。在纳米碳酸钙的碳化反应过程中应尽量避免或减少品种进入尚未碳化的Ca(OH)2悬浮液中,因为在碳化起始阶段若有晶种存在,结品就会以溶液中已有的晶种作为品核进一步结品,最终形成粒径较大的品体,在碳化前引人的晶种数量越多,产生的大粒晶体就越多,导致最终产品粒径分布宽,粒径不均匀。在实际生产中要避免晶种的引入,首先要避兔石灰乳中原生酸钙的存在,同时对间歇反应器要尽可能减少残留或者不残留已碳化合格的碳酸


钙浆料

(7)添加剂添加剂是指碳化反应中,用来控制碳酸钙颗粒品型、粒径或对重钙颗粒起分作用,防止其团聚的助剂。在碳化反应中添加剂的加入可以是一种、两种或多种,要制备出不网型、粒径的碳酸钙,所选择的添加剂种类、用量和添加时机也有差异。

8)过碳化当碳化及应达到终点,尚需要向反应体系通入定时间的CO2气体,称过碳化。碳化反应达到终点以后,往往容易发生返碱现象,这是因为碳酸钙颗粒在反应当中包覆了一定量的Ca(OH)2微粒,被包覆的Ca(OH)2会不断地从CaCO2颗粒表面游离出来而导致体系“返碱”,只有通过过碳化,才能使溶液中的Ca(OH)2反应彻底,确保产品的游离碱指标满足要求。另外通过过碳化,可以对新生成的CaCO3颗粒表面进行修整,使其平滑光亮,以降低产品的吸油值。过碳化反应如下:

Caco3 +CO2+H20=Ca(HCO:)