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碳化过程： 普通轻钙不必控制碳化的反应的初始温度、也几乎不控制生浆的浓度和黏度以及CO2的浓度，有时问了提高碳化反应速度在碳化初期的生浆中添加少量熟浆，作为晶种可有效提高产量。 纳米钙碳化过程中必须在精浆槽中设置制冷蛇管来控制碳化初始温度，通常还要通过在反应器外设置冷水夹套来控制碳化过程温度；此外，还需要控制生浆浓度在8%-10%范围内，生浆浓度太小将影响碳化初期液相中钙离子的过饱和度，不利于粒子的超细化，也将影响设备的生产强度；生浆浓度太大，液相体积减小，钙离子浓度反而可能减小，使浆液黏度增大粒子运动减缓，使碳化过程难以达到终点；对连续鼓泡碳化生产工艺来说，碳化气中CO2 的浓度要求不能太低，一般要求在40%以上，只要能控制碳化过程温度，理论上CO2的浓度越变越好。此外，对CO2的温度要求为常温，其温度过高将影响碳化反映温度控制。纳米碳酸钙，作为碳酸钙工业中的“贵族”，也是无机盐行业和纳米材料领域共有的“十五”重点规划发展品种，其快速发展的平台已经搭建成功，必将带动和促进整个碳酸钙行业的发展，使碳酸钙行业在化学工业中所占比重将越来越大，对国民经济发展所起的促进作用也必将越来越显著。 采用三塔串联，塔内气液逆流操作、塔间气液连续并流操作；三个碳化塔的有效容积预塔、中塔、后塔依次增大；在4#、5#、6#浆液槽中需设备制冷冷管，控制进塔物料的温度在12-25℃，活化槽中设置蒸汽加热装置，使活化温度提高60-70℃ 塔间气液连续并流操作高浓度CO2和塔间气液连续并流操作，在预塔中，碳化气和Ca(OH)2浆液的浓度都处于{zd0}，对大大提高预塔中CO32-和碳酸钙分子的过饱和度、加快碳酸钙的成核速率是很有效和至关重要的，由于物料在预塔中的停留时间很短，气液比很大浆液的碳化度并不高，使预塔实际上成为了一个成核预反应器。显然，从预塔，到中塔，再到后塔，碳化气中二氧化碳含量和浆液中氢氧化钙的浓度是依次见效的，因此，并流操作中碳化反映速度是逐渐变慢的，假定精浆浓度为10%，碳化气中CO2的起始浓度为40%，采用塔间气液并流操作时，氢氧化钙和二氧化碳随时间变化关系如图： 气液并流时二氧化碳、氢氧化钙的浓度示意 连续鼓泡碳化的另一个优势是对二氧化碳的利用率将由间歇碳化的30%提高到连续并流操作的70-90%，这对提高装置的产能，降低CO2的排放具有重要意义，图中所示，尾气中CO2含量仅为10%左右。 三塔的有效容积是随预塔，中塔，后塔依次增大。 这主要根据其物料浓度大小来确定，无聊的其实浓度越大，则三塔的有效容积相差就越悬殊。在预塔中，碳化气和Ca(OH)2浆液的浓度都处于{zd0}，碳化反应速率非常快，浆液湍动剧烈，物料返混严重，气流速度大，气液比很大，预塔顶部必须设置除沫器，以防止气体带液。因此，只有使预塔的有效容积最小，方能通过缩短物料在塔内的停留时间，使其基本上成为一个成核的预反应器，防止CaCO3(s)微晶长大为最终实现离子的超长大为最终实现离子的超细化创造了条件。中塔是晶核形成和晶体长大竞争激烈，难分伯仲之处，是碳反应的主战场，要求其有效容积，或者说物料停留时间都要明显大于预塔，气流速度仍然较大，气液比中等，中塔顶部也要设置除沫器，后塔相对来说是超大容积的。主要是晶体长大和晶体型完整之所，要求物料的碳化度达到{bfb}，并且尽量使产品晶型完整，由于气液比减小，碳化反应速度很慢，气流速度不大，因此要求后塔的有效容积，或者物料停留时间比中塔长，因此要求后塔的有效容积大，后塔顶部无需设置除沫器。一般来说，顶塔，中塔，后塔三者的有效容积大小之比约为：1：3：（4-5）。也可以说，物料在三塔中停留时间之比也为1：3：（4-5）。 加压碳化 三塔串联、连续鼓泡碳化新工艺的又一个显著特点、预塔和中塔是加压碳化。加压碳化对提高二氧化碳在水中的溶解度，加快碳化反应提高碳化初期溶液中碳酸根离子的过饱和度，使粒子超细化，同时提高二氧化碳的利用率等方面，比起常压碳化来都具有优势。 高浓度二氧化碳为碳化气. 高浓度CO2这里是指碳化气中CO2含量在40%-99%之间均可，碳化气中二氧化碳浓度越高反应越剧烈，浆液在碳化塔中停留时间将缩短。制冷耗电量将增大，生产效率将提高以外，对于产品的粒度分布也将产生一些影响。新型机械化立窑、气烧窑、回转窑等的窑气浓度可达到40%，此外，化工厂富余的高浓度二氧化碳都可作为高浓度碳化气。 添加剂的连续加入 晶型导向剂可以在精浆槽中加入，也可以在5号精浆槽中加入，常用的添加剂成分为无机添加剂和有机添加剂，无机添加剂有硫酸及其相应的可溶性硫酸盐，如硫酸镁、硫酸锌、硫酸钠等；有机添加剂有EDTA、酒石酸、苹果酸、柠檬酸、—乙醇胺等。 当碳化率达到90%左右，反应浆液进入后塔前需要连续均匀地加入适量的分散剂，进行疏水化处理，使之表面覆盖一层有机物分子，增加其滑爽性，防止原生粒子在脱水和干燥过程中发生团聚现象。分散剂通常是含Al2+、Zn2+、Mg2+、Na+、等离子的有机盐，根据双电层理论，因静电作用使带电离子周围吸附一层异性离子，这样离子之间因静电排斥作用而使相互碰撞的概率减少，大晶粒很难形成，使产品粒径均匀，常用的分散剂有硬脂酸钠、高级脂肪酸钠或六偏磷酸钠等；分散剂的添加量通常为0.1%-0.3%。 在碳化反应结束后，碳化钙产品必须进行表面活性处理，即在碳酸钙分子表面覆盖一层活性膜。在连续鼓泡碳化新工艺中，其活化改性过程也是一个连续过程，活化剂的加入方式也是连续加入，这层活性膜也是起桥梁作用，原来亲水的碳酸钙和疏水的有机树脂紧密结合，以提高无机碳酸钙分子与高聚物之间相溶性，这是纳米碳酸钙具有补强性的理论基础；同时要尽可能提高高聚物碳酸钙填料的比例以降低成本；活化后的碳酸钙还可提高产品的拉伸强度，抗冲击强度及加工性能。 常用的活性剂有硬脂酸钠、H101螯合物、椰子油、松香、钛酸脂等有机物，以及某两种单一活性剂按一定鼻孔组成的混合物，其活性剂用量在1%-3%之间。 各种添加剂的连续稳定地加入，有利于提高产品质量稳定法。 浆液喷雾加入可以部分实现喷雾碳化的优点，并提高二氧化碳利用率。 三级连续碳化新工艺的主要特点如下：一是碳化塔可视为拟平推流反应器，三个碳化塔内部是气液连续逆流操作，塔间是连续并流操作，具有连续生产工艺的优点，装置生产能力大，其中前塔是预碳化塔，起到形成晶核的作用，中塔是主力碳化塔，后塔兼有碳化和陈化双重功能；三是具有家压碳化的优点；四是采用高浓度二氧化碳，其二氧化碳浓度可以从40%到90%不等，且二氧化碳利用率很高；五是晶型导向剂，分散剂和改性剂都是连续加入，为不同批次纳米碳酸钙产品的晶型导向效果。分散效果和活化效果实现均匀和稳定创造可条件；六是浆液喷雾加入可以部分实现喷雾碳化的优点，并有利与进一步提高二氧化碳的利用率。
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