具体实施方式

本发明方案一种重质碳酸钙表面包覆纳米碳酸钙的方法，其包括：将天然碳酸盐矿物进行破碎制得重质碳酸钙后，取部分重质碳酸钙与预设质量分数浓度的氢氧化钙浆料进行混合，然后将含二氧化碳的气体介质通入混合物料内，制得含有纳米级轻质碳酸钙和重质碳酸钙的混合浆料，再取预设体积量的混合浆料与剩余重质碳酸钙进行混合后，再次将含二氧化碳的气体介质通入混合物料内，使混合物料中的氢氧化钙与气体介质中的二氧化碳化合反应生成纳米级氢氧化钙，该纳米级轻质碳酸钙与混合浆料中的重质碳酸钙进行表面复合形成复合碳酸钙浆料，最后将剩余混合物料与复合碳酸钙浆料依序经过滤、干燥和粉碎打散制得表面包覆有纳米碳酸钙的复合碳酸钙。

具体结合图1所示，作为一种可能的实施方式，进一步，本方案具体包括如下步骤：

S01、将天然碳酸盐矿物进行物理破碎，然后再对破碎产物进行粉碎分级、过筛，获得粒度小于100微米的重质碳酸钙粗料，然后将制得的重质碳酸钙粗料与水混合后，加入到研磨设备中进行研磨处理，继而对研磨产物进行干燥，制得粒度为0.1～10微米且呈粉状形态的重质碳酸钙，本步骤中，所述天然碳酸盐矿物为方解石、大理石、石灰石中一种以上混合而成；

S02、配制质量分数浓度为19％～21％的氢氧化钙浆料，然后将100份制得的氢氧化钙浆料加入到第一加工容器中，再以350～550转/min的搅拌速度对氢氧化钙浆料进行持续搅拌，同时，将20～30份重质碳酸钙加入到氢氧化钙浆料中，并在搅拌处理3～8min后，再将含25％～40％二氧化碳的空气通入到混合浆料的下部液位，令其进行持续鼓泡处理30～40min，使混合浆料中的氢氧化钙被碳化处理，生成纳米级轻质碳酸钙，令纳米级轻质碳酸钙与重质碳酸钙进行混合形成混合浆料，且部分纳米级轻质碳酸钙复合在重质碳酸钙表面形成表面包覆纳米碳酸钙，其中，通入空气时，保持搅拌处理，当鼓泡处理结束时，停止搅拌，本步骤处理完成后，控制混合浆料的pH为7.5～8.0，其中，所述含25％～40％二氧化碳的空气以2.5～3.0m³/h的通入流速通入到混合浆料的下部液位，另外，加工过程中，第一加工容器的温度动态保持在30～50℃；

S03、以混合浆料下部液位中心作为物料移取点位进行抽取75％～85％体积量的混合浆料，将其转移至第二加工容器中，继而再加入30～50份重质碳酸钙，然后通过550～650转/min的搅拌速度对混合物料进行持续搅拌处理20～40min，在搅拌3～5min时，再次通入含25％～40％二氧化碳的空气至混合物料的下层液位中，令混合物料在搅拌过程中，还进行鼓泡处理，同时，混合物料中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合反应生成纳米级氢氧化钙，该纳米级轻质碳酸钙与重质碳酸钙进行表面复合形成复合碳酸钙浆料，本步骤处理完成后，控制复合碳酸钙浆料的pH为7.0，其中，所述含25％～40％二氧化碳的空气以1.5～2.0m³/h通入流速通入至混合物料的下层液位中，另外，第二加工容器的温度动态保持在20～50℃；

S04、将剩余混合浆料和步骤S03制得的复合碳酸钙浆料出料，再依序经过滤、干燥和粉碎打散制得表面包覆有纳米碳酸钙的复合碳酸钙。

本方案在步骤S02中，所述混合浆料中悬浮的纳米级轻质碳酸钙中至少含有粒径为40～600纳米的纳米级轻质碳酸钙；步骤S04中，经过滤获得的物料在干燥时，置于95～105℃环境下负压干燥处理6～7h。

本方案中，作为一种较优的选择实施方式，优选的，步骤S03中，加入重质碳酸钙时，还一并加入聚丙烯酸钠盐作为分散剂，其中，分散剂的添加份数为混合浆料的0.01～0.03倍。

本方案中，作为一种较优的选择实施方式，优选的，步骤S02和步骤03中，含二氧化碳的空气以顺势角度通入处于搅拌状态的混合浆料或混合物料中。

另外，由于混合物料由于是处于搅拌状态时进行通入含二氧化碳的空气，而加加工过程中，反应合成和搅拌均可能出现放热升温的情况，温度越高、其可能引起的化合反应活跃度和分子活跃度越高，而生成的纳米碳酸钙颗粒可能会因为温度原因，而发生一合成便相互团聚变大的情况，令其无法较好地与重质碳酸钙进行包覆复合，因此，在氢氧化钙溶液混合均匀的情况下，可以采用通入低温二氧化碳或其他间歇性降温的方式进行抑制纳米碳酸钙之间的结合或沉降，亦或者加入干冰等既能产生二氧化碳，又可以起到短时降温的介质。

结合图2所示，基于上述的方法，本发明还提供一种重质碳酸钙表面包覆纳米碳酸钙的设备，其应用上述所述的方法；所述设备包括：

第一加工容器1，用于混合浆料的加工；

第一搅拌装置2，设置在第一加工容器1上且其搅拌端穿入到第一加工容器1内；

第二加工容器3，用于复合碳酸钙浆料的加工；

第二搅拌装置4，设置在第二加工容器3上且其搅拌端穿入到第二加工容器3内；

物料中转装置5，分别与第一加工容器1内的下部和第二加工容器3连接，且用于将第一加工容器1内的物料输送至第二加工容器3内，具体的物料中转装置5的输入端通过第一物料管52与第一加工容器1连通，且该第一物料管52上设有第一阀51，物料中转装置5的输出端通过第二物料管53与第二加工容器3的上部连通；

气体输送装置6，分别与第一加工容器1和第二加工容器3连接且穿入到第一加工容器1和第二加工容器3内的下部，且用于输出含有二氧化碳的空气，其连接至第一加工容器1和第二加工容器3内的管路端末设有气体喷头61，气体输送装置6连接至气体喷头61的管路上还设有单向阀62，且气体流向气体喷头61的方向为通路；

出料辅助装置7，分别与第一加工容器1和第二加工容器3连接，且用于汇集第一加工容器1和第二加工容器3输出的物料；

过滤装置8，与出料辅助装置7连接，且用于干燥出料辅助装置7汇集的物料；

干燥装置9，与过滤装置8连接，且用于干燥过滤装置8过滤获得的物料；

粉碎打散装置10，与干燥装置9连接，且用于粉碎打散经干燥装置9干燥后的物料。

该设备中，第一加工容器1和第二加工容器3的出料口上均设有出料阀11、31

为了更好地令通入的空气与浆料或混合物料进行混合，本方案所述的气体喷头61具有两种结构，分别如图3(设为气体喷头结构1)和图4(设为气体喷头结构2)所示，图3所示结构中，其具有若干气孔611，该气孔611贯穿气体喷头61的管状结构且朝向气体喷头61的径向中心；图4所示结构中，其具有若干气孔611，该气孔611斜向贯穿气体喷头61的管状结构，使输出的空气整体呈螺旋状输出，令输出的空气能够以一定夹角切入到正处于搅拌状态中的浆料或混合物料中。

下面结合多个实施例对本发明方案做进一步的举例说明。

实施例1

本实施例一种重质碳酸钙表面包覆纳米碳酸钙的方法，其具体包括如下步骤：

S01、将方解石进行物理破碎，然后再对破碎产物进行粉碎分级、过筛，获得粒度小于100微米的重质碳酸钙粗料，然后将制得的重质碳酸钙粗料与水混合后，加入到研磨设备中进行研磨处理，继而对研磨产物进行干燥，制得粒度为0.1～10微米且呈粉状形态的重质碳酸钙；

S02、配制质量分数浓度为19％～21％的氢氧化钙浆料，然后将100份制得的氢氧化钙浆料加入到第一加工容器中(加工容器的容积为氢氧化钙浆料体积量的1.5倍)，再以400转/min的搅拌速度对氢氧化钙浆料进行持续搅拌，同时，将25份重质碳酸钙加入到氢氧化钙浆料中，并在搅拌处理5min后，再将含35％二氧化碳的空气以2.5m³/h的通入流速通入到混合浆料的下部液位，令其进行持续鼓泡处理35min，使混合浆料中的氢氧化钙被碳化处理，生成纳米级轻质碳酸钙，令纳米级轻质碳酸钙与重质碳酸钙进行混合形成混合浆料，且部分纳米级轻质碳酸钙复合在重质碳酸钙表面形成表面包覆纳米碳酸钙，其中，通入空气时，保持搅拌处理，当鼓泡处理结束时，停止搅拌，本步骤处理完成后，控制混合浆料的pH为7.5(高于时，继续通入二氧化碳，低于时，再加入氢氧化钙)，加工过程中，第一加工容器的温度动态保持在40～45℃，且本步骤中，所述混合浆料中悬浮的纳米级轻质碳酸钙中至少含有粒径为40～600纳米的纳米级轻质碳酸钙；

S03、在步骤S02完成后5min内，以混合浆料下部液位中心作为物料移取点位进行抽取80％体积量的混合浆料，将其转移至第二加工容器(容积与第一加工容器一致)中，继而再加入45份重质碳酸钙，然后通过600转/min的搅拌速度对混合物料进行持续搅拌处理30min，在搅拌4min时，再次以2.0m³/h的通入流速通入含35％二氧化碳的空气至混合物料的下层液位中，令混合物料在搅拌过程中，还进行鼓泡处理，同时，混合物料中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合反应生成纳米级氢氧化钙，该纳米级轻质碳酸钙与重质碳酸钙进行表面复合形成复合碳酸钙浆料，本步骤处理完成后，控制复合碳酸钙浆料的pH为7.0(高于时，继续通入二氧化碳，低于时，再加入氢氧化钙)，第二加工容器的温度动态保持在30～40℃；

S04、将剩余混合浆料和步骤S03制得的复合碳酸钙浆料出料，再依序经过滤、95～105℃环境下负压干燥处理6h和粉碎打散制得表面包覆有纳米碳酸钙的复合碳酸钙。

其中，本实施例步骤S02和步骤S03中通入含二氧化碳空气的气体喷头为图3所示结构，即气体喷头结构1。

实施例2

本实施例与实施例1大致相同，其不同之处在于，本实施例步骤S02和步骤S03中通入含二氧化碳空气的气体喷头为图4所示结构，即气体喷头结构2，即，含二氧化碳的空气以顺势角度通入处于搅拌状态的混合浆料或混合物料中。

本实施例其余步骤、参数及操作均与实施例1相同，便不再赘述。

实施例3

本实施例与实施例2大致相同，其不同之处在于，本实施例步骤S03中，加入重质碳酸钙时，还一并加入聚丙烯酸钠盐作为分散剂，其中，分散剂的添加份数为混合浆料的0.02倍。

本实施例其余步骤、参数及操作均与实施例1相同，便不再赘述。

实施例4

本实施例与实施例2大致相同，其不同之处在于，本实施例步骤S03中，在通入含二氧化碳空气的气体的同时，还按2min为时间间隔，在第二加工容器内投入直径为1cm，长度为3cm的干冰条至混合物料的下层液位中，直至。

对照例1

本对照例与实施例1大致相同，其不同之处在于，本对照例中，在步骤S03中直接在步骤S02的同一容器内进行加工，不再单独移取80％体积量的混合浆料进行二次合成加工，而加工参数与实施例1步骤S02、步骤S03两次加入重质碳酸钙时一致。

本实施例其余步骤、参数及操作均与实施例1相同，便不再赘述。

对照例2

本对照例与实施例2大致相同，其不同之处在于，本对照例中，在步骤S03中直接在步骤S02的同一容器内进行加工，不再单独移取80％体积量的混合浆料进行二次合成加工。

本实施例其余步骤、参数及操作均与实施例2相同，便不再赘述。

对照例3

本对照例与实施例3大致相同，其不同之处在于，本对照例中，在步骤S03中直接在步骤S02的同一容器内进行加工，不再单独移取80％体积量的混合浆料进行二次合成加工。

本实施例其余步骤、参数及操作均与实施例3相同，便不再赘述。

对比测试

取实施例1～4和对照例1～3制得的复合碳酸钙产品进行包覆率表征，每组实施例取样5个，然后取表征结果均值，获得如下对照结果。

表1重质碳酸钙包覆率对照表

由如上对照表数据可知，基于本方案技术路线的实施例1～实施例4在重质碳酸钙表面包覆纳米碳酸钙的物性指标上均具有较为优良效果，而从实施例1、对照例1对比可知，通过快速将混合浆料中心的物料转移至另一加工容器内进行二次加工有助于提高重质碳酸钙表面的包覆效果，其主要在于第一加工容器内合成时，搅拌混合浆料会将大部分质量大的因离心而远离搅拌中心，因此，后续移取时，将其遗留，而移取至第二加工容器内的混合浆料Ph控制在7.5则表面其中还有未反应的氢氧化钙，因此，进行再次加入重质碳酸钙和通入二氧化碳时，在跟随转移进入第二加工容器的重质碳酸钙，会因为附着在重质碳酸钙上的纳米级碳酸钙能够成为二次合成碳酸钙的生长点，令其体积增长的同时，包覆率提高，而新加入的重质碳酸钙会与已经生成且悬浮在混合浆料中的纳米级轻质碳酸钙包覆结合，使得后续通入含有二氧化碳的空气时，能够进一步生成纳米级轻质碳酸钙，令其包覆与重质碳酸钙表面；从实施例2可知，通过改变气体喷头结构，可以令通入的含二氧化碳的空气以一定角度进入混合浆料中，使其能够与混合浆料更为充分接触，因为其通入时，混合浆料还保持搅拌状态，因此，实施例1的通入角度，可能会造成含二氧化碳的空气扩散能力下降的问题；从实施例3可知，加入分散剂能够提高生成的纳米级轻质碳酸钙的分散性，令其与重质碳酸钙的结合效果更好，避免沉降和团聚；从实施例4可知，加入干冰作为除空气之外的二氧化碳发生介质一方面能够提高浆料中氢氧化钙的合成效率，同时，干冰还一定程度上会对浆料进行降温，短时提高其浓稠度，使其能够更好地与重质碳酸钙结合，提高了复合效果和包覆效率，而且干冰升华时，产生的大量二氧化碳气泡会发生进一步的气动辅助混合，提高二氧化碳与氢氧化钙的反应结合。

以上所述为本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。