納米活性碳酸鈣的制備技術的工業開發
1 成果簡介碳酸鈣作為一種重要的無機化工產品,具有原料豐富、生產工藝簡單、性能穩定等特點,廣泛用于橡膠、塑料、涂料、造紙、油墨、食品、醫藥、飼料等工業部門。其中塑料、橡膠行業的碳酸鈣消費量為 65%,造紙、涂料各占 15%和 10%,其它行業占 10%。 碳酸鈣在橡膠、塑料等行業中的作用與其粒徑有關,粒徑在 1~3μm 的沉淀碳酸鈣僅作為填充劑起增容作用,粒徑在 0.01~0.1μm 之間的納米碳酸鈣具有補強、增韌的作用。 我國目前有輕質碳酸鈣生產企業一百多家,總生產能力近 500 萬噸,但工藝落后,品種單一,基本上采用簡易的的間歇鼓泡式炭化工藝,產品大多為售價低廉( 400~500 元/噸)的大粒徑( 2~5 微米)紡錘形產品( 圖 1),而附加值較高(售價 3000~6000 元/噸)、市場需求增長較快的粒徑小于 100 納米的納米碳酸鈣產量甚微,僅占輕質碳酸鈣總產量的 2~5 %左右。我國近年也有利用國內外技術進行納米碳酸鈣生產的報道,但生產成本較高( 1500~2000元/噸),且大多需 5 千萬以上的巨額投資,中小企業難以適應。 圖 1 普通紡錘型碳酸鈣 (2-3 微米) 圖 2 納米球型碳酸鈣( 50-60 nm)2 應用說明清華大學經過多年的潛心研究,現已開發出一套嶄新的納米碳酸鈣制備工藝和設備,通過加入特定的添加劑,在自行研制的高效傳熱傳質碳化釜中進行反應,即可制得粒徑為40~100 納米的球型碳酸鈣( 圖 2)。本技術采用的添加劑價廉易得,所需設備大多為常規化工定型設備,易于為廣大的中小企業采用。目前已在河北、江西建成年產 5000~10000 噸納米碳酸鈣的生產廠。采用本工藝的生產成本僅為 1000 元/噸左右。3 效益分析按年產 10000 噸,每噸保守價 1500 元計算, 年創產值(萬元): 10000′1500?10000=1500,年創利稅(萬元): 10000′( 1500-1000) ?10000=500。4 合作方式技術轉讓或合作開發。 開發年產 10000 噸規模,技術轉讓(專利使用)費: 150 萬, 碳化塔設計費: 30 萬元, 核心設備(氣體分布器)設計及加工費: 100 萬元, 碳化塔加工及配套設備:約 300~500 萬元, 其它常規設備費(包括氣體凈化、活化、過濾、干燥、粉碎、分級):約 500 萬元, 基建:約 200~400 萬元, 廠房面積:約 10000 平方米。
清華大學
2021-04-13