[发明专利]片状晶形轻质碳酸钙的制备方法

说明书

本发明涉及一种片状晶形轻质碳酸钙的制备方法。

轻质碳酸钙在造纸、塑料、橡胶和涂料中被广泛用作填料。片状晶形轻质填料能使表面的平整度和光洁度提高，特别是在造纸行业中，可用来代替片状高领土，在制造高级纸时供表面涂敷用。

片状轻质碳酸钙的研制始自八十年代。由于碳酸钙的稳定晶体形状一般是链状、纺锤状和立方体状，而不是片状的，因此现有的研究路线多数采用两步碳化法。即首先在液相中将Ca(OH)₂用CO₂碳化到一定程度，将片状的中间产物分离出来，再在不致改变晶体形状的条件下完成后半程的碳化反应来制取片状晶形轻质碳酸钙(日本专利昭58-193495，昭63-50316，昭61-219715，昭61-219717，德国专利DE-3245103)，由于反应步骤分割成二步，致使工艺复杂且第二步碳化的工艺，能耗较多，故二步法生产工艺存在有工艺复杂、耗能增多、成本上升的缺点，以致至今未能工业化。

1990年日本专利(平2-184519)提出使用晶形控制剂有机膦的方法，来一步碳化制取片状碳酸钙。具体工艺为，在一定浓度的石灰乳溶液中(CaO＋H₂O)，通入一定流速的CO₂，反应十分钟后添加有机膦，继续通CO₂至碳化完全。产品经过滤、干燥后即得直径为1-2μ、厚度为0.1-0.2μ的片状粒子的轻质碳酸钙。该工艺较二步法简单，具有可推广的基础，但由于所用晶形控制剂有机膦价格昂贵、毒性较大，且从该专利说明书所附电子显微镜照片看到所制备的片状晶形碳酸钙片状晶形不太理想，因此其工业化前景并不妙。

本发明的目的是用硼化物做晶形控制剂，用液相一步碳化法制备片状晶形良好的轻质碳酸钙。

本发明的技术方案为：按剂量配比，在水中加入CaO，配成石灰乳溶液，控制到一定温度，通入以一定流量CO₂，加入晶形控制剂硼化物，再继续通入CO₂，直到碳化完全。产品经过滤、干燥得到片状晶形轻质碳酸钙。

上述工艺中所使用的晶形控制剂硼化物，可以是硼酸、硼砂、Na₃B₃O₆、K₃B₃O₆、K₂[B₅O₆(OH)]₂H₂O、B₂H₆、HBO₂、B₂O₃、BX₃，其加入量为CaO量的0.3％-3.5％。

硼化物在反应开始及反应过程中加入均可，以反应中加入效果为好。

本反应温度可控制在0-25℃，CO₂流量控制在每克CaO0.2-1.2ml/秒，石灰乳浓度为CaO3-18g/100ml水。

本发明的效果：本发明采用价廉、低毒的硼化物做晶形控制剂，用液相一步碳化法制备片状晶形轻质碳酸钙，具有操作人员操作安全、简便的优点，并适合工业化生产。通过本发明制备的片状晶形碳酸钙的扫描电镜照片看到，该碳酸钙的片状晶形良好，比用日本专利有机膦做为晶形控制剂生产的轻质碳酸钙的扫描电镜照片效果好。

图1、日本专利(平2-184519)制备的片状晶形轻质CaCO₃扫描电镜照片。

图2、用本发明(实施例1)制备的片状晶形轻质CaCO₃的扫描电镜照片。

实施例1：

制备浓度为10克CaO/100ml水的石灰乳150ml，待温度降到18℃时，通CO₂，速率为0.5ml/秒。起始电导率为7.2×10³μS/cm，反应半小时后加0.1克H₃BO₃，继续通CO₂直到电导率降为1×10³μS/gm，反应时间2小时40分产品过滤，100℃下干燥后得25克。用扫描电子显微镜观察晶形，如图2所示。其晶粒平均直径为1-2μ，片径与片厚之比为5∶1到10∶1。

比较例1：

除不加H₃BO₄外，其它条件与实施例1相同。反应时间3小时，产品重25克，扫描电子显微镜照片表明，多数为粒状和立方体状晶体。

实施例2：