[发明专利]含杂质石灰质原料碳化制备的大尺寸文石晶须及其方法

说明书

本发明提供了一种含杂质石灰质原料碳化制备的大尺寸文石晶须及其方法，所述方法包括：高温煅烧大理石颗粒，获得生石灰和粗制CO₂气体；生石灰加水消化获得粗制石灰乳；将粗制石灰乳进行除杂获得精制石灰乳，加入适量晶型控制剂，将粗制CO₂气体除杂后间断式通入精制石灰乳中，循环多次得浊液；对浊液进行过滤，物料经洗涤、干燥、打散获得晶须中部直径为3μm～10μm，晶须长度为60μm～90μm的文石晶须。本发明原料来源广泛，资源利用率高，方法简便，工艺成本低，在工业上易于实现。且所得文石晶须具有尺寸大、直晶率高、分散均匀的特点。

技术领域

本发明涉及一种以含杂质的石灰质矿石或石灰质尾矿、尾渣为原料，经煅烧、消化、提纯及间歇碳化制备大尺寸文石晶须的方法、以及该大尺寸文石晶须产品，属于资源综合利用、无机非金属材料领域。

背景技术

文石晶须具有较大的长径比，结构完整，内部缺陷少，其强度和模量接近完整晶体，具有高强度、高模量特点及优良耐热与隔热性，外观为白色粉末，显微镜下呈针状或纤维状单晶体。可作为增强材料广泛应用于塑料、橡胶、医药、造纸等行业。

目前，文石晶须的制备方法主要有复分解反应法、尿素水解法、碳酸氢钙加热分解法、碳化法等。复分解反应法是利用可溶性钙盐和可溶性碳酸盐溶液在一定条件下发生复分解反应生成CaCO₃晶须的方法，该法的不足在于反应物浓度较低，反应速度较慢，产物产率低。尿素水解法是利用尿素水解产生的CO₂与含钙离子的溶液反应来制备CaCO₃晶须，该法反应机理简单，但需要在高温高压下进行反应，能耗大，且存在较大安全隐患。碳酸氢钙加热分解法是通过加热碳酸氢钙的过饱和溶液，使其分解获得文石晶须的方法。该法获得的文石晶须长度较大，长径比较高，但需严格控制反应条件且反应速度慢，生产效率较低。

公开号为CN109704382A的中国专利申请于2019年5月3日公开了一种碳酸钙晶须的制备方法，其主要以聚乙二醇作为调节剂，采用碳化法制备碳酸钙晶须。该方法中回收二氧化碳气体采用的薄膜技术在实际生产中容易因杂质颗粒的作用造成薄膜堵塞，从而影响气体的正常回收，且薄膜更换成本较高；另外，并未制得大尺寸晶须。

公开号为CN1552959A的中国专利申请于2004年12月8日公开了一种碳酸钙晶须的制备工艺。该工艺采用生石灰作为反应原料，所得文石晶须长度较小，为7μm～25μm。

公开号为CN110029396A的中国专利申请于2019年3月6日公开了一种功能性碳酸钙晶须的制备方法，该法将氢氧化钙悬浊液加入超重力反应器中，以磷酸作为晶型控制剂，反应过程中转速为1000r/min～1800r/min。所用的超重力反应器和高转速条件，所得文石晶须形貌多为簇状和树突状，直晶率较低，晶体分散性不高。

公开号为CN109467112A的中国专利申请公开了一种文石型晶种及文石型轻质碳酸钙及其制备方法，该方法需经二次碳化才能获得文石型碳酸钙，先碳化获得文石型碳酸钙晶种，然后将晶种研磨后加入到反应体系中再次反应诱导氢氧化钙浆料形成文石型轻质碳酸钙，工艺较为复杂，周期较长，且所得文石晶须长度较短，仅为25μm左右。

期刊文章《大理石尾矿碳化法制备文石晶须及其形貌分析》(罗东山等，矿产保护与利用，2019年8月，第4期，第60～65页)中，以大理石尾矿为原料，经煅烧处理后，通过碳化法制备文石晶须，所得晶须长度为40μm～55μm，直径5～8μm，长径比为13～18，所得晶须长度不大，均不大于55μm。

期刊文章《以氯化镁为晶型控制剂制备碳酸钙晶须》(李纠等，硅酸盐学报，2005年9月，第33卷，第9期，第1153～1156页)中，先制备碳酸钙晶种，然后再经过二次碳化制得碳酸钙晶须，所采用的工艺较为复杂，反应周期长，且所得晶须平均长度仅为35μm左右。