納米技術(shù)是當前粉體技術(shù)的熱點，納米技術(shù)和材料的研究、生產(chǎn)及其應(yīng)用在我國已經(jīng)初見成效，納米碳酸鈣是其中最具代表性的產(chǎn)品之一。我國目前納米碳酸鈣的生產(chǎn)工藝種類較多，本文選取了幾種常見的工藝技術(shù)介紹給各位讀者，期望能起到一些科普和技術(shù)推廣的作用。

     1、夾套反應(yīng)釜法

      該工藝方法是將25℃以下的氫氧化鈣乳液泵入碳化反應(yīng)罐中，通入二氧化碳，在攪拌狀態(tài)下，進行碳化反應(yīng)，通過控制反應(yīng)溫度、濃度、攪拌速度、添加劑等工藝條件制備納米碳酸鈣。該法因攪拌氣-液接觸面積大，反應(yīng)較均勻，產(chǎn)品粒徑分布較窄等，已成為近幾年納米碳酸鈣生產(chǎn)的主要方法。

      夾套反應(yīng)釜法因受溫度變化的影響，粒徑變化頻率較大，且碳酸鈣生產(chǎn)過程中的碳化過程是一種放熱反應(yīng)，要保證產(chǎn)品細度，就要嚴格要求控制溫度。由于制冷設(shè)備的投入、維護費用和電能消耗相對較高。

      2、乳液法 

      乳液法大致可分為兩種: 一種是微乳液法,另一種為乳狀液膜法。微乳液法主要利用微乳液中液滴大小可控的特性, 將可溶性碳酸鹽與鈣鹽分別溶于組成完全相同的微乳液中, 再混合反應(yīng),由于反應(yīng)被控制在較小的區(qū)域內(nèi)進行,因而可得到納米級碳酸鈣晶粒, 再將其與溶劑分離,即得產(chǎn)品。而乳狀液膜法則是利用孔徑為幾個微米活幾十微米的膜材料作為分散介質(zhì),分散相壓入到連續(xù)相中時,被微小孔膜剪切成微小粒徑的液滴, 進入連續(xù)相,從而實現(xiàn)微米尺度的相互混合。

      微乳液法的主要優(yōu)點是控制了反應(yīng)區(qū)域,因而不需晶形控制劑,并且能耗低,氣體利用率高。乳狀液膜法制備納米碳酸鈣技術(shù)具有具有設(shè)備體積小，單臺設(shè)備產(chǎn)量大，效率高、能耗低、氣體利用率高等優(yōu)點。可以大規(guī)模制備粒徑在30～60nm、粒徑分布均勻且大小可控的碳酸鈣顆粒，工藝與生產(chǎn)過程簡單，不需晶型控制劑、碳化過程無需冷凍。

      3、多級噴霧碳化法

      多級噴霧碳化法制備納米CaCO3的基本步驟為:將經(jīng)過精制的石灰乳懸浮液配制成工藝要求的濃度,加入適量的添加劑,充分混勻后泵入噴霧碳化塔頂部的霧化器中,在高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的巨大離心力作用下,乳液被霧化為微細粒徑的霧滴;經(jīng)過混合、干燥含有適量CO2的混合氣體由塔底部分進入,經(jīng)氣體分布器均勻分散在塔中,霧滴在塔內(nèi)同氣體進行瞬時逆向接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成CaCO3。由多級噴霧碳化法制備的CaCO3產(chǎn)品的粒度細小且均勻,平均粒徑在30～80ｎｍ范圍內(nèi),微粒晶型可以調(diào)節(jié)控制。多級噴霧碳化法也需要控制溫度，須配備制冷設(shè)備，存在能耗較高的問題。

      該制備技術(shù)具有下列優(yōu)點：

      A、連續(xù)生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)能力大，操作穩(wěn)定；

      B、氣液接觸面積大，反應(yīng)均勻，晶核生成和成長可分開控制，易于實現(xiàn)在不同碳化率下添加控制劑、表面處理劑等；

      C、可制造立方形、鏈鎖形等各種單一型產(chǎn)品，可制造超細（＜100nm）和超微細（＜20nm）產(chǎn)品，粒度均勻；

      D、可以用少量活性物質(zhì)制造出均勻的高活性產(chǎn)品。

      多級噴霧碳化法也需要控制溫度，須配備制冷設(shè)備，存在能耗較高的問題。

      4、超聲空化碳化法

      該工藝首先是石灰石在立窯中經(jīng)過煅燒，得到生石灰CaO和CO2，CaO在消化器中進行水合作用，得到的Ca（OH）2乳液。然后在反應(yīng)釜中加入窯氣CO2進行碳化，反應(yīng)后得到超細CaCO3。漿液經(jīng)噴霧干燥形成納米級CaCO3，在石灰石煅燒后進行的CaO水合、Ca（OH）2制漿及碳化同時進行超聲空化處理，所得納米碳酸鈣粒子的粒徑為20-100nm，比表面積大于22m2/g。該工藝采用的超聲波粉碎設(shè)備是通用產(chǎn)品，無須專門設(shè)計制造。它還解決了單一的化學(xué)法和利用超聲波的振動技術(shù)生產(chǎn)納米碳酸鈣存在的氣、液、固相間的傳質(zhì)速度較慢等缺陷。無須添加添加劑，與單一的化學(xué)法生產(chǎn)納米碳酸鈣相比，具有工藝創(chuàng)新、設(shè)計新穎、操作方便、產(chǎn)品性能穩(wěn)定，制備時間比單一的化學(xué)法縮短5-30倍，生產(chǎn)成本低，效率高，便于電腦自動控制，是大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)納米碳酸鈣產(chǎn)品的理想加工技術(shù)。

      目前我國碳酸鈣工業(yè)現(xiàn)狀，存在著生產(chǎn)規(guī)模小、生產(chǎn)工藝及自動控制水平、產(chǎn)品表面處理技術(shù)、干燥技術(shù)以及產(chǎn)品檢測水平與國外相比有較大的差距，產(chǎn)品規(guī)格品種少，檔次較底，應(yīng)用開發(fā)相對滯后，造成了低檔碳酸鈣產(chǎn)品供過于求的局面，其落后狀態(tài)也嚴重影響了相關(guān)工業(yè)的發(fā)展。納米碳酸鈣技術(shù)與生產(chǎn)的重點是解決碳化工藝的穩(wěn)定和高效問題。但納米碳酸鈣成品的表面改性技術(shù)同樣也是產(chǎn)品質(zhì)量性能的核心。表面改性技術(shù)的水平?jīng)Q定著產(chǎn)品在功能上、專用化、精細化的技術(shù)地位，納米碳酸鈣表面處理的結(jié)果很大程度上決定產(chǎn)品的檔次和用途。故粉體改性技術(shù)跟粉體制造技術(shù)同等重要，值得我們持續(xù)的投入資源進行新技術(shù)開發(fā)。

(粉體圈 作者：敬之)