[发明专利]高纯纳米球形碳酸钙的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳酸钙的生产方法，尤其是涉及一种高纯纳米球形碳酸钙的制备方法。

背景技术

纳米碳酸钙是指颗粒尺寸在1—100nm的超细粉末碳酸钙，由于具有纯度高、白度好、粒度细等优点，因此可作为高档的填充材料，填充在各种工业制品中。如填充到橡胶中，可代替部分半补强炭黑或白炭黑，一方面可降低成本，另一方面还可对橡胶有显著的补强与硫化促进作用；而填充到塑料中，则可提高塑料制品的硬度以及耐热性、几何稳定性，并且还能让塑料制品的抗磨损和抗冲击等性能大为提高，正是因为纳米碳酸钙具有上述种种优点，现已广泛应用于橡胶、纸张、塑料、涂料、纺织品、胶粘剂、印刷油墨、化妆品、饲料等行业之中，因此提高了产品的性能，并降低了产品的生产成本。

传统的纳米碳酸钙的生产过程为：先将精选的石灰石与无烟煤一起在高温煅烧，得到氧化钙和窑气；然后将氧化钙消化，得到一定浓度的精制的氢氧化钙悬浮液；之后再通入CO₂进行碳化，碳化至终点，得到碳酸钙浆液，再经过脱水、干燥、表面处理等后继工艺，最终得到所要求的纳米碳酸钙产品。上述碳酸钙的生产方法较为复杂，对设备的要求高，以致生产成本高，并且得到碳酸钙杂质高，颗粒为方形，活性较差。

发明内容

本发明主要是解决现有技术碳酸钙生产所存在的工艺复杂，对反应设备性能要求高，反应过程能耗高、时间长，成本高等技术问题。

本发明同时还解决了现有技术碳酸钙生产所存在的产品纯度低，颗粒大且粒度分布不均匀等技术问题。

本发明主要是通过下述技术方案得以解决上述技术问题的：其包括以下步骤：

A.溶解温度为90—100℃，在连续搅拌的条件下，将氯化钙溶解于去离子水中，同时加入氯化钙重量3—5％的除杂剂，以除去铁离子及悬浮物，然后滤除杂质，加水配制成0.2—0.4mol/L氯化钙溶液备用；

B.将氢氧化钠溶解于去离子水中，配制成3.5—5.0mol/L氢氧化钠溶液，然后待其降至室温，在连续搅拌的条件下，让其缓慢流入到氯化钙溶液中进行反应，并控制反应温度不超过30℃，得到氢氧化钙浆液；

C.将上述氢氧化钙浆液泵入到碳化反应器中，然后通入流量为3.0—5.0m³/h纯二氧化碳进行碳化，并控制反应温度不超过30℃，检测反应液PH值，当反应液PH值为7—7.5时即为其碳化反应终点，遂得到碳酸钙浆液；

D.将碳酸钙浆液放入压滤机进行洗涤，当洗涤至洗涤水的电导率小于50us/cm²时，压滤得到碳酸钙滤饼，然后将其放入烘箱于110—120℃恒温烘干，当烘干至其水份小于0.1％时，取出进行粉碎，过20目筛，即得到高纯纳米球形碳酸钙。

作为优选，步骤A中，所述除杂剂为氢氧化钙和聚丙烯酸酰胺的混合物。

本发明以氯化钙为钙源，直接与氢氧化钠反应，并结合对溶液浓度、反应温度的控制，因而获得了结晶形态完整，纯度很高，分散性好的氢氧化钙浆液。另外，由于目前工业用氯化钙里一般含有铁盐、悬浮物等杂质，因此本发明以氢氧化钙和聚丙烯酸酰胺的混合物为除杂剂，两者协同配合，可以让铁离子等绝大部分杂质通过凝絮、沉淀的形式除去，这样保证了钙源高纯度，从而为制备高纯度的碳酸钙打下了良好的基础。

为了获得更佳的除杂效果，上述除杂剂中，氢氧化钙和聚丙烯酸酰胺的优选混合比为3—5∶1，更优选为4∶1，这样既保证了良好的除杂效果，又防止残留的聚丙烯酸酰胺影响氢氧化钙颗粒的分散性。

在本发明碳化工艺中，通过积极施以降温措施(物理降温)，其反应温度始终控制在30℃以下。另外，本发明采用的碳化反应器中设有搅拌，其底部可大面积通入二氧化碳气体。当氢氧化钙浆液泵入该碳化反应器后，经强烈搅拌，并由纯二氧化碳进行大面积、全范围的鼓泡碳化，其碳酸钙晶体颗粒生长迅速、完美；在电镜下观察：其颗粒呈球形，粒度小且粒度分布集中，粒径为40—100nm。

因此，本发明方法与传统碳酸钙的生产工艺相比，不仅节省了生产中高温煅烧设备的投入，而且还大大减少了能源损耗以及对环境的污染，同时还简化、优化了生产工艺，缩短了反应时间，最终使制备的碳酸钙粉体具有分散性好、纯度高、活性高等优点。

附图说明

图1是本发明方法制备的碳酸钙粉体的电镜照片；

图2是本发明方法制备的碳酸钙粉体的电镜照片；

图3是对比例制备的碳酸钙粉体的电镜照片。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。