专利名称：一种立方超细沉淀碳酸钙的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种经济的立方超细沉淀碳酸钙的制备方法，所属技术领域为无机及固体材料化学的制备。
背景技术：
碳酸钙是目前用途最广的无机化工原料之一，由于价格低，原料广，无毒性，被广泛地应用于橡胶、塑料、涂料、造纸、日用化工等行业做填充剂和补强、半补强剂。随着国内微细化及表面处理技术的进步，使碳酸钙产品向专业化、精细化、功能化发展，新材料超细碳酸钙产品的应运而生，拓展了碳酸钙的应用领域。
目前在国际上用化学方法大规模工业化生产沉淀碳酸钙的仍然是用碳化法进行生产。即将煅烧石灰石产生的窑气(CO2)通入一定浓度的石灰乳浆料中进行固、液、气的多相碳化反应，此反应为热力学的放热反应过程。如让碳化反应在敞开反应釜中进行，对温度若不加以控制的话，那么就会导致反应体系的温度持续上升，即可从室温上升直至80℃左右，得到的沉淀碳酸钙产品晶形将主要为纺锤状及无定形等，且粒径宽泛化，产品用途受到限制。目前工业化生产立方型超细沉淀碳酸钙产品，都在小于25℃条件下进行，碳化反应需冷却控温才能进行，结果是低温冷却工艺能耗高，所制备的立方超细沉淀碳酸钙产品表面能也高，分子间作用力大，进而导致粘度过大。若反应在大于35℃的恒温条件下进行碳化反应，在未进行特殊的化学、物理工艺处理时，则产品的晶形仍然为纺锤形产品，只是产品粒径范围变得窄化可控而已。因此，对在高温(≥40℃)条件下制备立方型超细沉淀碳酸钙进行开发，可使企业的冷冻设备减少，电耗降低，从而节约了为控温而额外消耗的能量。
中国专利(公开号CN-1361063A)，介绍了一种用一步碳化制备立方碳酸钙的方法，其特征是用甲基聚氧硅烷为主体的复合晶形控制剂来合成立方碳酸钙。
中国专利(公开号CN-1169955A)，介绍了一种用于制备超细沉淀碳酸钙颗粒的方法，该方法分二步进行第一步，用化学法制得约0.04微米的胶体碳酸钙；第二步以第一步的产物为晶种，将晶种加入石灰乳中进行碳化反应，所合成的碳酸钙是粒径为0.1～1微米的立方产品。
上述专利介绍的沉淀碳酸钙制备方法，均存在着或控制剂成本高，或工艺相对复杂，粒径分布不够窄细化的特点。
发明内容
本发明的目的是提供一种经济的立方超细沉淀碳酸钙的制备方法。本发明的方法具有成本、能耗低、平均粒径分布窄细化及反应过程较易控制的特点。
本发明提供制备立方超细沉淀碳酸钙的方法，经陈化48小时的石灰乳液中加入经过易溶性处理的复合鳌合剂，通入合适流量的CO2进行碳化反应，反应温度上升后温度可控制在40～60℃，用电导仪跟踪反应全过程。碳化率在50～80％时，加入有机分散剂直至反应完全。产物经过滤、干燥后，获取立方晶形沉淀碳酸钙。
上述复合鳌合剂为乙二胺四乙酸二钠盐∶碳酸氢钠或二乙三胺戊乙酸∶碳酸氢钠的其中两至三种配比的鳌合剂，所述的鳌合剂∶碳酸氢钠＝0.01～10∶1(w/w)。
上述的复合鳌合剂用量为0.01～10wt％，以碳酸钙理论生成量为基准。
上述石灰乳液为氢氧化钙的悬浊液，其浓度控制在10～30wt％。反应在室温下进行。
上述反应在1000～2000转/分的强烈搅拌下，缓慢连续加入经过易溶性处理的复合鳌合剂，在复合鳌合剂加入完毕后，进一步搅拌3～40min。
所述的有机分散剂为聚乙二醇或二乙醇胺或聚丙烯酸钠，其加入量为碳酸钙理论生成量的0.01～10wt％。
所述的碳化反应完成时间为20～300分钟。
上述反应通入5～45％(v/v)CO2进行碳化反应，当反应温度上升后，温度可控制在40～60℃的某个点进行恒温反应。碳化率在50～80％时，加入有机分散剂直至反应完全。用电导仪跟踪反应全过程。当最终电导率数据微微上升时，表明该碳化反应结束。最终产物经陈化、过滤、干燥等步骤而获取。
在本发明所提供的制备立方超细沉淀碳酸钙的过程中，对复合鳌合剂进行了水的可溶性处理。一方面复合鳌合剂可迅速与反应体系中的石灰乳混合，达到最大程度的点对点接触；另一方面反应体系中的钙离子鳌合、碳酸钙晶种生成以及多相反应中的动态扩散反应，促使晶体的生长过程受控。
在本发明所提供的制备立方超细沉淀碳酸钙的反应体系中，CO2在碳化过程中得到了充分的交换，其CO2总流量控制在1～100L/min·Kg Ca(OH)2。
本发明所提供的碳化反应制备立方超细沉淀碳酸钙的方法，其优点是复合鳌合剂易得且价格低廉、反应过程的能耗低、产品的平均粒径分布窄细化及反应过程较易控制，因而采用该方法进行立方超细沉淀碳酸钙的生产可较好地提高企业的经济效益。
具体实施例方式
实施例1首先，取含10～30wt％石灰乳500mL，在1000～2000转/分的强烈搅拌下，加入经过易溶性处理的复合鳌合剂乙二胺四乙酸二钠盐∶碳酸氢钠或二乙三胺戊乙酸∶碳酸氢钠的其中两至三种配比的鳌合剂，复合鳌合剂用量是以碳酸钙理论生成量为基准量的0.01～10wt％。复合鳌合剂加入完毕后，进一步搅拌3～40min。然后在20℃下通入CO2，CO2总流量控制在1～5L/min·Kg Ca(OH)2。当反应温度上升后，温度可控制在40～60℃的某个点进行恒温反应。碳化率在50～80％时，加入有机分散剂直至反应完全。用电导仪跟踪反应全过程。当最终电导率数据微微上升时，碳化反应结束。产物经陈化、过滤、干燥等而取得。对产品的各项指标进行测定，其晶形为立方体，激光粒度仪测得产品粒径范围在0.8～1.5微米。扫描电子显微镜显示其一次粒径大小为0.1微米，且粒径分布均匀。
实施例2用和实施例1相同的操作，不同之处在于将起始温度在27℃开始反应。
最终对产品的各项指标进行测定，表明其晶形为立方体，激光粒度仪测得产品粒径范围在1.8～2.0μm。扫描电子显微镜显示其一次粒径大小为0.3微米，且粒径分布均匀。
实施例3用和实施例1相同的操作，不同之处在于将CO2总流量增大到6～100L/min·Kg Ca(OH)2，最终温度控制在40℃。
所获得的碳酸钙产品其晶形为立方体，扫描电子显微镜显示其一次粒径大小为80nm，激光粒度仪测得产品粒径范围在1.2～2.0微米。平均粒径分布窄细化。
权利要求
1.一种立方超细沉淀碳酸钙的制备方法，其特征在于经陈化48小时的石灰乳中加入经过易溶性处理的复合鳌合剂，通入合适流量的CO2进行碳化反应，反应温度上升后温度控制在40～60℃，用电导仪跟踪反应全过程，碳化率在50～80％时，加入有机分散剂直至反应完全，产物经过滤、干燥后，获取立方晶形沉淀碳酸钙。
2.根据权利要求1所述立方超细沉淀碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述的石灰乳浓度为10～30wt％。
3.根据权利要求1所述立方超细沉淀碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述的经过易溶性处理的复合鳌合剂为乙二胺四乙酸二钠盐∶碳酸氢钠及二乙三胺戊乙酸∶碳酸氢钠中两至三种配比。
4.根据权利要求3所述立方超细沉淀碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述的鳌合剂∶碳酸氢钠＝0.01～10∶1(w/w)。
5.根据权利要求1或3的所述立方超细沉淀碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述的复合鳌合剂用量为0.01～10wt％，以碳酸钙理论生成量为基准。
6.根据权利要求1或3的所述立方超细沉淀碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述的有机分散剂为聚乙二醇或二乙醇胺或聚丙烯酸钠，其加入量为碳酸钙理论生成量的0.01～10wt％。
7.根据权利要求1或3的所述立方超细沉淀碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述的碳化反应完成时间为20～300分钟。
全文摘要
本发明提供一种立方超细沉淀碳酸钙的制备方法，其特征在于经陈化48小时的石灰乳中加入经过易溶性处理的复合螯合剂，通入合适流量的CO
文档编号C01F11/18GK1513764SQ0311604
公开日2004年7月21日 申请日期2003年3月26日 优先权日2003年3月26日
发明者方卫民, 周仁贤 申请人:浙江大学