[发明专利]一种循环制备纳米碳酸钙的工艺方法

说明书

本发明涉及无机合成技术领域，公开一种循环制备纳米碳酸钙的工艺方法，本方法采用石灰石为原料，醋酸溶液为溶剂，两者反应制备醋酸钙溶液和二氧化碳气体，制得的醋酸钙溶液与碳酸氢钾溶液合成纳米碳酸钙，液固分离后的溶液为醋酸钾溶液，该溶液在通入二氧化碳的情况下用高沸点有机胺配制的有机相进行萃取醋酸，萃余液即是碳酸氢钾溶液，经浓缩后用于合成，有机相通过负压蒸发获得醋酸溶液并使有机相再生；本发明除了消耗石灰石外，其他物质基本上都是循环使用，消耗极少，浓缩碳酸氢钾和蒸发醋酸的能耗相对传统的合成法也大大减少，所以本方法实现了在低能耗、低消耗的生产条件下生产纳米碳酸钙，同时原料成本低、整体工艺成本也低，实现了绿色环保地生产纳米碳酸钙。

技术领域

本发明涉及无机合成技术领域，尤其涉及一种循环制备纳米碳酸钙的工艺方法。

背景技术

纳米碳酸钙又称超细碳酸钙，是于20世纪80年代发展起来的一种新型超细固体无机化工材料，具有环保、廉价、无毒、功能性突出等特点，广泛用于塑料、橡胶、油墨、造纸等行业，是一种20世纪80年代发展起来的超细粉体新材料。纳米碳酸钙具有很多优越的性能，除了与本身的化学特性有关以外，还与其制备方法和微观结构有着密切的联系，目前超细碳酸钙生产主要有碳化法和钙盐合成法两种工艺方法。碳化法是在碳化罐内通过高压喷射的方法将氢氧化钙乳液雾化、碳化，液固分离后将滤饼烘干即制得超细碳酸钙，该法优点是工艺简单，成本低，无废水，其缺点是产品纯度和粒径依赖于氢氧化钙本身的纯度和粒径，因此无法制得高纯度超细的产品；钙盐合成法是将氯化钙和碳铵分别制成溶液后混合沉淀出超细碳酸钙滤饼，烘干后制得碳酸钙产品，废水蒸发后制得副产氯化铵，该法的优点是工艺容易控制，制得的产品纯度高，粒径小，钙盐合成法的缺点是成本高，废水蒸发量大，副产氯化铵不好销售，设备防腐要求高。因此，需要一种工艺，既能够得到碳酸钙纯度高、粒径小，且工艺成本低、容易控制。

发明内容

本发明针对现有技术中的缺点，提供一种循环制备纳米碳酸钙的工艺方法。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种循环制备纳米碳酸钙的工艺方法，包括以下步骤：

A) 制备精制醋酸钙溶液；

B) 配制碳酸氢钾溶液；碳酸氢钾溶解度高，在溶液中不容易结晶析出，可减少溶液的蒸发量；

C) 将步骤A得到的精制醋酸钙溶液和步骤B得到的碳酸氢钾溶液在常温下进行合成反应；

D) 将步骤C得到的混合液输入到密封容器内搅拌并继续进行合成反应，同时将反应生成二氧化碳气体收集，反应完全后将混合液过滤分别得到滤液和滤饼；

E) 将步骤D的滤液蒸发浓缩得到醋酸钾溶液，将步骤D的滤饼经过洗涤、烘干得到纳米碳酸钙；所得纳米碳酸钙为球形，粒径小于80纳米，主要通过控制碳酸氢钾的浓度（小于3摩尔每升）和醋酸钙溶液的浓度（小于1.5摩尔每升）、反应时间（管道反应器内停留时间小于20秒）和反应温度（低于40度）实现，得到品质好、纯度高、粒径小的纳米碳酸钙。

F) 配制萃取剂，萃取剂分别为三正辛胺、正辛醇、260#溶剂油，将步骤E的醋酸钾溶液加入三相萃取器中，一边搅拌一边将步骤A、D收集的二氧化碳气体通入三相萃取器内三相萃取器内至气体压力稳定，搅拌后澄清分离分出上层的油相、下层水相；气体压力稳定说明二氧化碳气体不再溶解，萃取基本已经达到了平衡；正辛醇和260#溶剂油的作用主要是降低萃取剂的比重和粘度，有利于油水分离，防止产生乳化；

G) 步骤F得到的水相为碳酸氢钾溶液，碳酸氢钾溶液返回步骤B作为配制完成的碳酸氢钾溶液循环使用；步骤F得到的油相加入到蒸发罐，在压力为-0.2~-0.3MPa、温度为70~90℃的条件下蒸发脱醋，蒸发出来的醋酸蒸汽用水冷却吸收得到醋酸溶液，醋酸溶液返回步骤A作为制备精制醋酸钙溶液原料循环使用；蒸发罐内剩余的油相为萃取剂，冷却后返回步骤F作为萃取剂循环使用。