[发明专利]降低轻质碳酸钙游离碱和pH值的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种降低轻质碳酸钙游离碱和pH值的方法，属于轻质碳酸钙的制备方法技术领域。

背景技术

轻质碳酸钙的基本性质是一种典型的弱酸强碱盐类物质，其生产过程是将石灰石(粗碳酸钙)煅烧生成氧化钙，氧化钙经过加水消化反应生成氢氧化钙，氢氧化钙与二氧化碳和水一同作用生成碳酸钙沉淀。反应式为：

CaCO₃—△→CaO+CO₂↑

CaO+H₂O→Ca(OH)₂

Ca(OH)₂+CO₂→CaCO₃↓+H₂O

该制备过程中的生成产物氧化钙和氢氧化钙均为强碱性物质，pH值在12.5以上，二氧化碳与水结合生成的产物碳酸H₂CO₃则为典型的弱酸性物质。强碱与弱酸中和反应生成碱性盐，故CaO+CO₂+H₂O生成的CaCO₃产物必然呈现碱性特征，其PH值测定必然大于7，实际测定范围在9-10。

对于某些特殊应用领域，较高的碱性是不利的。比如用于医药制药缓冲剂时，碳酸钙较高的碱性会中和掉其它呈酸性或弱酸性物质，进而降低产品收率；用于橡胶硫化时，较高的碱性会提早硫化时间，降低硫化胶的强度，制品表面甚至会出现龟裂，等等。而碳酸钙碱性高的原因大都来源于游离碱、总碱和较高的pH值。

一般而言，轻质碳酸钙中的游离碱通常以氧化钙计，一是氧化钙在消化过程中未消化完全的氧化钙粒子进入到碳酸化反应过程，二是在碳酸化反应过程中氢氧化钙Ca2+离子和OH-离子的离解速度迟滞于碳酸钙的生成速度，故而这些未来得及离解的少量氢氧化钙被包裹在碳酸钙粒子中，形成假熟或包裸现象，也就是游离碱的成因。一旦将碳酸钙熟料浆延长存储时间或予以加热，这些碳酸钙中的游离碱就会释出，用酚酞试剂滴定会重新泛红。轻质碳酸钙在碳酸化反应过程中，少量的CaO和Ca(OH)₂粒子转化率的高低决定了产品游离碱含量的多寡，也影响着PH值的高低。

其次，根据酸碱质子理论，凡能给出质子的分子或离子叫酸(质子酸)，凡能和质子结合的分子或离子叫碱(质子碱)。或者表述为：凡能供给质子的物质，都是酸；凡能接受质子的物质，都是碱。作为弱酸强碱盐的轻质碳酸钙(CaCO₃)来说，其弱酸是碳酸(H₂CO₃)，其强碱是氢氧化钙(Ca(OH)₂)。液相中的碳酸钙存在着这样的水解平衡：少量水解的碳酸钙会释出碱基，即质子碱OH-；因CO₂溶于水生成的产物H₂CO₃、CO₃^2-、HCO₃-等弱酸或弱酸根也能和质子H结合生成碱基OH-，其水溶液的PH值也呈碱性，反应式为：

CaCO₃+H₂O—△→Ca²⁺HCO₃^-+OH^-

CaCO₃(S)→CaCO₃(L)→Ca²⁺+CO₃^2-

CO₃^2-+H₂O→HCO₃^-+OH^-

HCO₃^-+H₂O→CO₃^2-+OH^-

由此可见，前者直接造成了轻质碳酸钙游离碱和pH值的升高，后者与游离碱无关，但同样导致了pH值的升高。正是上述反应机理造成了轻质碳酸钙生产中时或返碱的原因，故而，期望拓展轻质碳酸钙的用途，提高产品品质，则应对游离碱及PH值进行有效根治。