片状轻钙的制备方法

专利名称：：片状轻钙的制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种轻钙的制备技术，具体地说，是一种可以用于造纸涂料的片状轻质碳酸钙的制备方法。
背景技术：
：碳酸钙是重要的无机化工产品，常作填料，广泛应用于橡胶、塑料、涂料、造纸和油墨等作业。由于PCC的不透光性能和对光的散射性能，使纸厂可生产出更高级别的不透光纸，PCC还具有比常规瓷土颜料高的光泽度，使用它可使纸品光泽度更高。光泽度高、不透明度性强对于纸张而言，从审美观点上看，对消费者有很强的吸引力。片状碳酸钙主要用于纸张涂布，可增加纸张的光泽度和平整度，是造纸用高岭土的理想替代品。普通碳酸钙通常以石灰石为原料，经过煅烧制得生石灰，然后生石灰加水消化并吸收二氧化碳进行碳化，最后脱水、干燥得到产品。片状碳酸钙的制备方法主要分为两步法和一步法。两步法是指在液相条件下，首先用二氧化碳将石灰乳碳化到一定程度，控制条件得到片状的中间产物，分离出来，在不改变己形成晶形的前提下，继续碳化，完成后半段的碳化反应，最终得到片状碳酸钙。日本专利昭63—50316、昭61-219717就是采用两步法。两步法的不足之处在于一是反应过程分两步进行，比较繁琐，且第二步碳化工艺能耗较多；二是要在碳化过程中得到片状中间物以及在第二阶段碳化又不使晶形遭到破坏，条件难以控制，得到的产品质量不稳定。一步法是指象制备普通沉淀碳酸钙一样，碳化工艺一步完成，其特点是在碳化过程中在适当时间加入晶形控制剂得到片状碳酸钙。日本专利特开平5—116936公开了在碳化过程中加入有机膦化物作为晶形控制剂的同时，加入水溶性的碱土金属盐起协同作用，这一方法得到的片状碳酸钙用于造纸，使纸张性能有较大改善，但是由于添加的有机膦化物毒性较大，且价格昂贵，所以该方法在工业化方面受到限制。袁伟、金蠢在《精细化工》1998年No.2中报道，采用价廉、低毒的硼化物作为晶形控制剂，也可以得到片状碳酸钙。但得率较低，稳定性差，径厚比小。中国专利CN1986413将片状Zr(HPO4)2加入到重量浓度为220XCa(OH)2浆料中，片状Zr(HP04)2的加入量为Ca(OH)2重量的0.55X(绝干/绝干)，通入含有(302的气体碳化，碳化温度为109(TC，CO2的气体的体积浓度为10100X，碳化到浆料的pH为6.5-7.5时碳化结束，得到片状轻质碳酸钙。该方法所用的锆盐来制备晶种，锆盐的价格昂贵，所以制备的片状轻钙价格也较贵；另外该方法制备的片状轻钙尺寸偏大，颗粒粒径分布宽，使其应用效果降低。
发明内容本发明的目的是提供一种片状轻钙的制备方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。本发明的方法，包括如下步骤先制备片状晶种，然后将片状晶种加入到Ca(OH)2浆料中，通入含有C02的气体碳化，C02的气体的体积浓度为10100。/。，碳化至UpH为6.5—7.5时碳化结束，得到片状轻钙，所述晶种为Mg6Al2(OH),6C03，4H20;绝干晶种的加入量为绝干Ca(OH)2重量的0.3—3.0%;Ca(OH)2浆料的重量含量为2—20%Ca(OH)2;所述片状晶种的制备方法如下将可溶性镁盐与可溶性铝盐混合配制成盐溶液，将NaOH和Na2C03混合配制成碱溶液；将盐溶液和碱溶液同时滴加入反应器，混合，搅拌，并保持pH值为811，然后从反应产物中收集片状产物Mg6Al2(OH)16C03*4H20，即为片状晶种；可溶性镁盐与可溶性铝盐，按Mg/Al摩尔比计为33.5:1;NaOH和Na2C03的摩尔比为1618:1;所述的可溶性镁盐和可溶性铝盐的混合溶液的浓度为0.3—2.0mol/L，NaOH和Na2C03混合溶液的浓度为0.1—3.0mol/L;所述的盐溶液和碱溶液的摩尔比为Mg2+:Al3+:OtT":C032-=67:2:1618:1;所述的盐溶液和碱溶液同时滴加的反应时间为25小时；所述的可溶性镁盐是硫酸镁、氯化镁或硝酸镁中的一种以上；所述的可溶性铝盐是硫酸铝、氯化铝或硝酸铝中的一种以上；所述的片状轻钙的直径为0.1—0.3,，径厚比为10:1—30:1。本技术制备的片状结构轻钙适合于做纸张涂料，用状轻钙部分取代进口瓷土及煅烧高岭土，制成的纸页具有良好的光泽度、平滑度、不透明度和印刷适应性。本技术制备的特点是采用价格便宜、易得的可溶性镁盐和可溶性铝盐来制备，制得的片状轻钙价格便宜。另外本方法制备的片状轻钙尺寸为0.2微米左右，且颗粒粒径分布窄，颗粒形貌为圆饼状，所以本技术制备的片状轻钙其应用涂布光泽度和平滑度较高。具体实施方法实施例1将47kg的六水氯化镁与44kg的十八水硫酸铝加水溶解制成lm3水溶液，制成盐溶液；将24.5kg的NaOH与3.6kg的Na2C03加水溶解制成lm3水溶液，制成碱溶液。将盐溶液和碱溶液同时滴加到3m3反应釜中，不断搅拌并保持pH值在8，滴加的反应时间为2小时，滴加完毕得到片状Mg6Al2(OH)16C03*4H20。过滤、洗涤片状Mg6Al2(OH)!6C03'4H20,得到含固量为30。/。的滤饼57kg。以片状Mg6Al2(OH)16CO3'4H20为晶种，将50kg片状Mg6Al2(OH)16CO3*41120滤饼加入到5吨12。/。Ca(OH)2浆料中，通入体积含量为10%(:02的气体碳化，碳化到pH为7.0时碳化结束，将片状轻钙桨料过滤得到含固量61.0%片状轻钙滤饼1260kg。用扫描电子显微镜观察片状轻钙直径为0.18pm，径厚比为15:1。实施例2将10kg的六水硝酸镁与3.1kg的六水三氯化铝加水溶解制成50升水溶液，制成盐溶液；将4.2kg的NaOH与0.69kg的Na2CCb加水溶解制成50升水溶液，制成碱溶液。将盐溶液和碱溶液同时滴加到200升反应釜中，不断搅拌并保持pH值在11，滴加的反应时间为5小时，滴加完毕得到片状Mg6Al2(OH)16C03*4H20。过滤、洗涤片状Mg6Al2(OH)16C03'4H20，得到含固量为35%的滤饼8.7kg。以片状Mg6Al2(OH)16C03*4H20为晶种，将8kg片状Mg6Al2(OH)16CO3*4H20滤饼加入到5吨10。/。Ca(OH)2浆料中，通入体积含量为30%CO2的气体碳化，碳化到pH为7.1时碳化结束，将片状轻钙桨料过滤得到含固量58.0%片状轻钙滤饼1070kg。用扫描电子显微镜观察片状轻钙直径为0.21um，径厚比为18:1。实施例3将122kg的无水硫酸镁与44.5kg的无水三氯化铝加水溶解制成11113水溶液，制成盐溶液；将110kg的NaOH与17.7kg的Na2C03加水溶解制成lmVK溶液，制成碱溶液。将盐溶液和碱溶液同时滴加到3n^反应釜中，不断搅拌并保持pH值在9，滴加的反应时间为3小时，滴加完毕得到片状Mg6Al2(OH)16C03*4H20。过滤、洗涤片状Mg6Al2(OH)!6C03'4H20，得到含固量为40。/。的滤饼215kg。以片状Mg6Al2(OH)16CO3*4H20为晶种，将75kg片状Mg6Al2(OH)16CO3'4H20滤饼加入到5吨20%Ca(OH)2浆料中，通入100°/。CO2的气体碳化，碳化到pH为6.9时碳化结束，将片状轻钙浆料过滤得到含固量62.0%片状轻钙滤饼2010kg。用扫描电子显微镜观察片状轻钙直径为0.20nm，径厚比为22:1。实施例4将60kg的无水硫酸镁与62.5kg的九水硝酸铝加水溶解制成500升水溶液，制成盐溶液；将53kg的NaOH与8.8kg的Na2C03加水溶解制成500升水溶液，制成碱溶液。将盐溶液和碱溶液同时滴加到2mS反应釜中，不断搅拌并保持pH值在10，滴加的反应时间为4小时，滴加完毕得到片状Mg6Al2(OH)16C03*4H20。过滤、洗涤片状Mg6Al2(OH)wC03'4H20，得到含固量为38M的滤饼115kg。以片状Mg6Al2(OH)16CO3*4H20为晶种，将75kg片状Mg6Al2(OH)16CO3*4H20滤饼加入到5吨13°/。Ca(OH)2浆料中，通入100%CO2的气体碳化，碳化到pH为6.8时碳化结束，将片状轻钙浆料过滤得到含固量60.0%片状轻钙滤饼1425kg。用扫描电子显微镜观察片状轻钙直径为0.25pm，径厚比为30:1。实施例5将77kg的七水硫酸镁与67kg的十八水硫酸铝加水溶解制成500升水溶液，制成盐溶液；将34kg的NaOH与5.3kg的Na2C03加水溶解制成500升水溶液，制成碱溶液。将盐溶液和碱溶液同时滴加到21113反应釜中，不断搅拌并保持pH值在9，滴加的反应时间为3.5小时，滴加完毕得到片状Mg6Al2(OH)16C03*4H20。过滤、洗涤片状Mg6Al2(OH)16C03'4H20，得到含固量为35%的滤饼74kg。以片状Mg6Al2(OH)16CO3*4H20为晶种，将25kg片状Mg6Al2(OH)16CO3'4H20滤饼加入到5吨8%Ca(OH)2浆料中，通入100%CO2的气体碳化，碳化到PH为6.7时碳化结束，将片状轻钙浆料过滤得到含固量57.0%片状轻钙滤饼925kg。用扫描电子显微镜观察片状轻钙直径为0.24pm，径厚比为28:1。在白卡面涂配方中，使用上述实施例片状轻钙样品代替部分的进口瓷土及煅烧高岭土，考察涂布纸样的物理指标和印刷适性等性能变化情况。面涂实验采用带预涂的白卡纸，使用线性涂布棒进行面涂，涂布量10g/m2;与原配方的涂布纸样进行对比。涂布压光条件分别取上述涂布纸样用小型压光机硬压光两次(0.3Mpa，9(TC)。采用GB/T1033-1995标准进行检测。具体见表1和表2。表1面涂面涂配方<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>从结果看，同样条件下与原配方相比较，上述实施例片状轻钙部分取代进口瓷土及煅烧高岭土，纸样的平滑、涂布光泽度、表面强度、油墨吸收性及其它差异不大。权利要求1.片状轻钙的制备方法，其特征在于，包括如下步骤先制备片状晶种，然后将片状晶种加入到Ca(OH)2浆料中，通入含有CO2的气体碳化，CO2的气体的体积浓度为10～100％，碳化到pH为6.5—7.5时碳化结束，得到片状轻钙，所述晶种为Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O。2.根据权利要求l所述的方法，其特征在于，绝干晶种的加入量为绝干Ca(OH)2重量的0.3—3.0%。3.根据权利要求l所述的方法，其特征在于，Ca(OH)2浆料的重量含量为2—20%Ca(OH)2。4.根据权利要求l、2或3所述的方法，其特征在于，所述片状晶种的制备方法如下将可溶性镁盐与可溶性铝盐混合配制成盐溶液，将NaOH和Na2CCV混合配制成碱溶液；将盐溶液和碱溶液同时滴加入反应器，混合，搅拌，并保持pH值为811，然后从反应产物中收集片状产物Mg6Al2(OH)16C03*4H20，即为片状晶种。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，可溶性镁盐与可溶性铝盐，按Mg/Al摩尔比计为33.5:1;NaOH和Na2C03的摩尔比为1618:1。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的可溶性镁盐和可溶性铝盐的混合溶液的浓度为0.3—2.0mol/L，NaOH和Na2C03混合溶液的浓度为0.1—3.0mol/L;所述的盐溶液和碱溶液的摩尔比为Mg2+:Al3+:OH":C032-=67:2:1618:1;所述的盐溶液和碱溶液同时滴加的反应时间为25小时。7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的可溶性镁盐是硫酸镁、氯化镁或硝酸镁中的一种以上；所述的可溶性铝盐是硫酸铝、氯化铝或硝酸铝中的一种以上。8.—种片状晶种，其特征在于，是这样制备的将可溶性镁盐与可溶性铝盐混合配制成盐溶液，将NaOH和Na2C03混合配制成碱溶液；将盐溶液和碱溶液同时滴加入反应器，混合，搅拌，并保持pH值为811，然后从反应产物中收集片状产物Mg6Al2(OH)16C03*4H20，即为片状晶种；可溶性镁盐与可溶性铝盐，按Mg/Al摩尔比计为33.5:1;NaOH和Na2C03的摩尔比为1618:1;所述的盐溶液和碱溶液的摩尔比为Mg2+:Al3+:OH~:C032-=67:2:1618:1。9.根据权利要求8所述的片状晶种，其特征在于，所述的可溶性镁盐是硫酸镁、氯化镁或硝酸镁中的一种以上；所述的可溶性铝盐是硫酸铝、氯化铝或硝酸铝中的一种以上。全文摘要本发明提供了一种片状轻钙的制备方法，包括如下步骤先制备片状晶种，然后将片状晶种加入到Ca(OH)₂浆料中，通入含有CO₂的气体碳化，CO₂的气体的体积浓度为10～100％，碳化到pH为6.5-7.5时碳化结束，得到片状轻钙，所述晶种为Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O。本技术制备的特点是采用价格便宜、易得的可溶性镁盐和可溶性铝盐来制备，制得的片状轻钙价格便宜。另外本方法制备的片状轻钙尺寸为0.2微米左右，且颗粒粒径分布窄，颗粒形貌为圆饼状，所以本技术制备的片状轻钙其应用涂布光泽度和平滑度较高。文档编号C01F11/18GK101381090SQ20081020076公开日2009年3月11日申请日期2008年9月27日优先权日2008年9月27日发明者施晓旦,王彦华申请人:上海东升新材料有限公司