成果名称：微气泡强化碳化法制备纳米活性碳酸钙的工业技术
申请单位：清华大学
鉴定编号：鉴字[教CW2006 ]第 001号
鉴定日期：2006年1月15日
学 科： 12化工轻纺
成果简介：（1000字以内，可公开部分）
纳米碳酸钙作为一种重要的无机化工产品，应用十分广泛。粒径在10～100 nm的纳米碳酸钙添加至橡胶、塑料等有机介质中可起增强补韧作用，可制得机械性能良好的复合材料。
碳化法是世界各国大规模生产碳酸钙的主要工业方法。常规碳化法的缺点是：氢氧化钙的溶解度很小，而含有二氧化碳的气泡尺寸往往较大，故碳化速率通常比较缓慢，生成的碳酸钙的粒径较大。为了制备超细产品，一般通过添加晶型控制剂来控制产品的形状与粒径，而国外大公司及国内的少数厂家为了商业利益，均对添加剂的种类严加保密。此外，由于碳酸钙的合成过程是一个强放热反应，且碳化工艺产物形貌对温度又十分敏感，故目前国内外厂家大多在低固含和强冷条件下进行碳化，致使生产效率低、成本高，产物的形貌粒径波动较大，难以大范围推广。
基于上述背景，清华大学化学工程系于1999年开始对这一课题进行研究，并于2000年3月与河北石家庄太行化工建材公司签订了“超细活性碳酸钙制备技术的开发”项目合同，针对原料特点对碳化工艺和反应器等进行了深入研究，开发了微气泡强化碳化法制备纳米活性碳酸钙的工业技术。该工艺以传统的碳化法为基础，采用气泡分散剂及微孔气体分布器控制碳化过程中的气泡尺寸和产物的聚集程度，通过强化二氧化碳的气液传质提高碳化反应速率，采用水溶性络合剂及无机盐控制反应体系的液相组成，促进碳化反应进行，由此制备高性能纳米活性碳酸钙产品。在实验室小试和10公斤/小时放大实验基础上，联合石家庄太行化工建材有限公司及石家庄鸿宇化学工程技术有限公司成功完成了5000吨/年的工业放大工作。在工程实施过程中，核心技术（包括工艺包和核心设备-碳化塔反应器）由清华大学化学工程系反应工程实验室提供。在2002年11月成功完成5000吨/年现场试车工作, 此后工厂运转良好,已创造可观的经济效益。
采用本技术制备的纳米活性碳酸钙产品纯度高（主含量大于97%）、粒径均一（一次粒径40-80nm）、分散良好（团聚粒径2.1mm）、活性强（活化度>99%）、附加值高，产品性能达到国际先进水平。本技术具有过程简单、成本低廉、产品性能优越、经济效益显著等特点, 与现有工艺比较，在核心技术及产品性能方面均有明显优势，为高性能纳米活性碳酸钙技术的大规模工业推广应用提供了一条切实可行的新途径。
