多级鼓泡碳化法如图1所示，气液逆流操作，一般采用两级或三级串联碳化工艺，即精制石灰乳经第一级碳化塔进行部分碳化或得到反应混合液，在浆液槽中加入适当的添加剂后进入第二级碳化塔碳化制得最终产品。该法由于碳化过程分步进行，对晶型的成核、生长过程和表面处理可以分段控制，从而可得到较小的粒径、较好的晶型和粒径分布。现在，国内有些碳酸钙生产厂家可以根据用户的需求，通过严格控制石灰乳浓度、碳化温度、添加剂的类型和配比等来生产所需晶型和粒径的产品。

该工艺所用的碳化反应器一般是细高形的碳化塔，以压缩机为打气装置。并且液体停留时间、气体流量和气液比等都可以根据需要方便的调节，便于优化工艺条件；同时，气液传质效果好， CO2吸收效率高，物料反混率低，可以实现“碳化—陈化”连续操作，显著降低包裹返碱现象的发生。该工艺产品的质量稳定，晶型规整，粒度分布较窄，不同批次的产品质量稳定性好。

从日本、意大利等引进的纳米碳酸钙生产技术大多采用此工艺。日本的工艺在石灰乳精制工段强调精浆的陈化对产品质量的影响。在碳化工段采用两级鼓泡碳化工艺，采用中间陈化的操作方式，在第一级用大气液比碳化到一定的程度后，进行较长时间的陈化，再到第二级碳化塔完成整个碳化过程，得到最终产品。产品粒径一般在 100nm 左右，非常适合做塑料和橡胶的填料。

意大利的多级碳化工艺没有强调精浆的陈化过程，碳化工段也是采用两级鼓泡碳化。第一级采用大气液比进行较短时间的碳化，使碳酸钙晶核初步生成。二级碳化采用大容积的带搅拌碳化塔进行鼓泡碳化至终点。所得产品粒径在 60nm 以下。适合做高档油墨钙和胶粘剂专用的纳米钙。