一種米粒狀微細(xì)碳酸鈣及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種米粒狀微細(xì)碳酸鈣及其制備方法，該米粒狀微細(xì)碳酸鈣的初級粒子平均短徑為100-200納米、初級粒子平均長徑為200-700納米、長寬比為2-3.5。其制備方法為：用中燒石灰與熱水按1:5-10的比例消化，化灰溫度≥90℃，然后過60-120目振動篩并通過旋液分離器去除雜質(zhì)，然后加入晶形控制劑攪拌均勻并陳化36小時以上，調(diào)生漿中氫氧化鈣含量在6-12%，通入窯氣碳化至pH為6.5-7停止碳化，即得到米粒狀微細(xì)碳酸鈣。本發(fā)明不需要進(jìn)行表面處理，工藝簡單可行，生產(chǎn)成本低，制得的米粒狀微細(xì)碳酸鈣形貌規(guī)整，分散性好，適用于塑料、橡膠、造紙等行業(yè)，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
【專利說明】一種米粒狀微細(xì)碳酸鈣及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微細(xì)碳酸鈣【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種米粒狀微細(xì)碳酸鈣及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳酸鈣是重要的無機(jī)材料，是目前用途最廣的無機(jī)填充料之一，廣泛應(yīng)用于橡膠、塑料、造紙、油墨、涂料等行業(yè)。碳酸鈣粒子的系列參數(shù)如晶形、結(jié)構(gòu)、粒度、比表面積、吸油值、化學(xué)純度等直接影響到其應(yīng)用，其中最重要的是碳酸鈣粒子的晶形與粒度，不同形態(tài)和粒度的碳酸鈣產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域和功能不同。目前，對不同形態(tài)的超細(xì)碳酸鈣產(chǎn)品的制備研究是該行業(yè)的熱點。
[0003]目前市場上通過化學(xué)反應(yīng)所合成的碳酸鈣品種按表面狀態(tài)分主要有活性碳酸鈣和非活性碳酸鈣；按碳酸鈣的粒徑大小分主要有普通輕質(zhì)碳酸鈣、納米碳酸鈣和介于兩者之間的所謂超微細(xì)碳酸鈣。普通輕質(zhì)碳酸鈣一般為紡錘形，粒徑在2-5 μ m之間，作為增量填料，降低制品的生產(chǎn)成本，但隨著填充量的增加會犧牲產(chǎn)品一定的理化性能；納米碳酸鈣一般為立方形，粒徑在20-100nm之間，作為一種功能性填料，可顯著提高制品的理化性能。然而由于納米碳酸鈣的粒徑小，易團(tuán)聚，在實際應(yīng)用過程中分散困難，影響其加工應(yīng)用性能。米粒狀微細(xì)碳酸鈣粒徑介于輕鈣和納米碳酸鈣之間，具有納米碳酸鈣功能性填料作用的同時能賦予產(chǎn)品加工更強(qiáng)的流動性。米粒狀微細(xì)碳酸鈣粒子作為添加劑添加到塑料、橡膠、紙張等制品中，由于碳酸鈣粒子之間圓滑的接觸特性，可以有效改善產(chǎn)品在加工過程中流動性差的問題并提高碳酸鈣的填充量降低生產(chǎn)成本，同時由于米粒狀微細(xì)碳酸鈣之間有分子間力的作用能夠賦予產(chǎn)品新的加工性能提高產(chǎn)品的韌性、彈性和強(qiáng)度。
[0004]目前納米碳酸鈣和普通輕質(zhì)碳酸鈣都有工業(yè)化生產(chǎn)，生產(chǎn)工藝相對成熟。而粒徑介于納米碳酸鈣和輕質(zhì)碳酸鈣之間具有特殊性能的米粒狀微細(xì)碳酸鈣未見工業(yè)化生產(chǎn)的報導(dǎo)。
[0005]中國發(fā)明專利CN200410025155.7介紹了“一種制造超細(xì)碳酸鈣分散性顆粒的方法”。該方法有兩步反應(yīng)組成，第一步制備均勻的立方形沉淀碳酸鈣作為晶種，第二步，添加“第一步”制備的碳酸鈣晶種，控制反應(yīng)的條件，從而得到棱柱狀及立方形的超細(xì)碳酸鈣，產(chǎn)品的粒徑為一般為0.-0.4 μ m，可作為造紙的填料或涂料用，但該工藝過程控制相對復(fù)雜。
[0006]中國發(fā)明專利CN200510027126介紹了 “一種亞微米級超細(xì)碳酸鈣分散性顆粒的制備方法”。該法是在發(fā)明專利CN200410025155.7的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，增加添加劑的優(yōu)化，得到粒徑為0.1-1.0 μ m,且形貌有棱柱形、立方形、米粒狀及其混合物，同樣作為造紙的填料或涂料用。
[0007]中國發(fā)明專利CN200710172853.3介紹了 “一種米粒狀沉淀碳酸鈣的制造方法”。該法制得的產(chǎn)品粒徑在4-6 μ m之間，由于產(chǎn)品的粒徑大，只能適用于造紙涂料和塑料填充用。
[0008]中國發(fā)明專利CN97180466.4是日本制紙株式會社申請的，介紹了 “制備碳酸鈣的方法”。該法采用苛化步驟制備便宜的紡錘狀或米粒狀碳酸鈣混合形貌的碳酸鈣，由于該法是采用氫氧化鈣與白液反應(yīng)，只適用于造紙企業(yè)在制槳過程中能產(chǎn)生白液即碳酸鈉的企業(yè)，而不適用于普通碳酸鈣生產(chǎn)企業(yè)，并且所得產(chǎn)品的粒徑分布寬，一般只能得到小直徑為
0.3-1.5um和大直徑為0.7-7 μ m的紡錘形或米粒狀碳酸鈣，產(chǎn)品只能作為造紙?zhí)盍嫌谩?br> [0009]中國發(fā)明專利CN201010022949.3介紹了“一種米粒狀超細(xì)活性碳酸鈣的工業(yè)化制備方法”。該法以硫酸鈣和檸檬酸鈣作為晶形控制劑制備粒徑450-650nm超細(xì)活性碳酸鈣，可作為硅酮膠用的功能性填料，該法需要進(jìn)行表面改性生產(chǎn)工藝相對復(fù)雜。
[0010]對于分散性良好的初級粒子平均短徑為100-200納米、初級粒子平均長徑為200-700納米、長寬比為2-3.5形狀為米粒狀適用于塑料、橡膠、造紙的微細(xì)碳酸鈣未見報導(dǎo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明提供了一種分散性良好，生產(chǎn)成本低的一種米粒狀微細(xì)碳酸鈣及其制備方法。
[0012]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
一種米粒狀微細(xì)碳酸鈣，其初級粒子平均短徑為100-200納米、初級粒子平均長徑為200-700納米、長寬比為2-3.5并且形狀為米粒狀。
[0013]一種米粒狀微細(xì)碳酸鈣的制備方法，它包括以下步驟:
(1)消化化灰:將中燒石灰與熱水按質(zhì)量百分比為1:5-10的比例倒入旋轉(zhuǎn)消化機(jī)中進(jìn)行消化反應(yīng)，化灰溫度> 90°C，制得的氫氧化鈣乳液經(jīng)60-120目的振動篩進(jìn)行過濾除渣，再經(jīng)過旋液分離器進(jìn)行進(jìn)一步除渣，得到精制氫氧化鈣乳液，粗調(diào)氫氧化鈣乳液重量濃度大于10%后加入晶型控制劑攪拌均勻并陳化36h以上，其中晶型控制劑的質(zhì)量為氫氧化鈣質(zhì)量的0.5-3.0% ；
(2)碳化:在調(diào)濃槽中加水將氫氧化鈣乳液重量濃度調(diào)到6-12%，用泵將調(diào)好濃度的氫氧化鈣乳液打入碳化反應(yīng)器，開啟窯氣閥，通入含C02體積濃度為15-100%的窯氣進(jìn)行碳化反應(yīng)，氫氧化鈣乳液的進(jìn)料溫度為30-70°C，反應(yīng)自身放熱，窯氣通過乳液會帶走部分熱量，碳化反應(yīng)溫度一般為30-60°C，碳化至反應(yīng)液pH=6.5-7時關(guān)閉窯氣閥，停止反應(yīng)；
(3)脫水干燥:將反應(yīng)液經(jīng)脫水、干燥、粉碎、篩分的常規(guī)工序后得到米粒狀微細(xì)碳酸鈣。
[0014]以上所述的晶型控制劑為糖類，所述的糖類為二糖。
[0015]以上所述的消化反應(yīng)控制熱水溫度為≥50°C。
[0016]以上所述的碳化反應(yīng)控制氫氧化鈣乳液的重量濃度為10%，窯氣含C02體積濃度為30%。
[0017]以上所述的碳化反應(yīng)器為帶有攪拌裝置的間歇式鼓泡碳化塔。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
1、本發(fā)明制備的微細(xì)碳酸鈣為米粒狀，形貌規(guī)整，分散性好，適用于塑料、橡膠、造紙等行業(yè)。
[0019]2、本發(fā)明的米粒狀微細(xì)碳酸鈣制備方法不需要進(jìn)行表面處理，工藝簡單可行，生產(chǎn)成本低，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0020]圖1為實施例1制備的米粒狀微細(xì)碳酸鈣產(chǎn)品經(jīng)掃描電鏡檢測分析圖。
[0021]圖2為實施例2制備的米粒狀微細(xì)碳酸鈣產(chǎn)品經(jīng)掃描電鏡檢測分析圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本發(fā)明的實施方式并不局限于此。
[0023]實施例1:
一種米粒狀微細(xì)碳酸鈣，其初級粒子平均短徑為100-200納米、初級粒子平均長徑為200-400納米、長寬比為2-3.5并且形狀為米粒狀。它包括以下步驟制備而成:
(1)消化化灰:將中燒石灰與50°C熱水按質(zhì)量百分比為1:6的比例倒入旋轉(zhuǎn)消化機(jī)中進(jìn)行消化反應(yīng)，化灰溫度為90°C，制得的氫氧化鈣乳液經(jīng)80目的振動篩進(jìn)行過濾除渣，再經(jīng)過旋液分離器進(jìn)行進(jìn)一步除渣，得到精制氫氧化鈣乳液，粗調(diào)氫氧化鈣乳液重量濃度為10%后加入蔗糖作為晶型控制劑，攪拌均勻并陳化36h，其中蔗糖的質(zhì)量為氫氧化鈣質(zhì)量的
0.5% ；
(2)碳化:在調(diào)濃槽中加水將氫氧化鈣乳液重量濃度調(diào)到6%，用泵將調(diào)好濃度的氫氧化鈣乳液打入碳化反應(yīng)器，開啟窯氣閥，通入含C02體積濃度為32%的窯氣進(jìn)行碳化反應(yīng)，氫氧化鈣乳液的進(jìn)料溫度為35°C，反應(yīng)自身放熱，窯氣通過乳液會帶走部分熱量，碳化反應(yīng)溫度一般為30-60°C，碳化至反應(yīng)液pH=6.5-7時關(guān)閉窯氣閥，停止反應(yīng)；
`(3)脫水干燥:將反應(yīng)液經(jīng)脫水、干燥、粉碎、篩分的常規(guī)工序后得到初級粒子平均短徑為100-200納米、初級粒子平均長徑為200-400納米、長寬比為2_4的米粒狀微細(xì)碳酸鈣。
[0024]實施例2:
一種米粒狀微細(xì)碳酸鈣，其初級粒子平均短徑為100-200納米、初級粒子平均長徑為300-500納米、長寬比為3-5并且形狀為米粒狀。它包括以下步驟制備而成:
(1)消化化灰:將中燒石灰與55°C熱水按質(zhì)量百分比為1:8的比例倒入旋轉(zhuǎn)消化機(jī)中進(jìn)行消化反應(yīng)，化灰溫度為95°C，制得的氫氧化鈣乳液經(jīng)100目的振動篩進(jìn)行過濾除渣，再經(jīng)過旋液分離器進(jìn)行進(jìn)一步除渣，得到精制氫氧化鈣乳液，粗調(diào)氫氧化鈣乳液重量濃度為12%后加入麥芽糖作為晶型控制劑，攪拌均勻并陳化48h，其中麥芽糖的質(zhì)量為氫氧化鈣質(zhì)量的1.3% ；
(2)碳化:在調(diào)濃槽中加水將氫氧化鈣乳液重量濃度調(diào)到8%，用泵將調(diào)好濃度的氫氧化鈣乳液打入帶有攪拌裝置的間歇式鼓泡碳化塔，開啟窯氣閥，通入含C02體積濃度為28%的窯氣進(jìn)行碳化反應(yīng)，氫氧化鈣乳液的進(jìn)料溫度為40°C，反應(yīng)自身放熱，窯氣通過乳液會帶走部分熱量，碳化反應(yīng)溫度一般為30-60°C，碳化至反應(yīng)液pH=6.5-7時關(guān)閉窯氣閥，停止反應(yīng)；
(3)脫水干燥:將反應(yīng)液經(jīng)脫水、干燥、粉碎、篩分的常規(guī)工序后得到初級粒子平均短徑為100-200納米、初級粒子平均長徑為300-500納米、長寬比為3_5的米粒狀微細(xì)碳酸鈣。
[0025]實施例3:
一種米粒狀微細(xì)碳酸鈣，其初級粒子平均短徑為100-200納米、初級粒子平均長徑為400-600納米、長寬比為4-6并且形狀為米粒狀。它包括以下步驟制備而成:
(1)消化化灰:將中燒石灰與55°C熱水按質(zhì)量百分比為1:5的比例倒入旋轉(zhuǎn)消化機(jī)中進(jìn)行消化反應(yīng)，化灰溫度為100°C，制得的氫氧化鈣乳液經(jīng)60目的振動篩進(jìn)行過濾除渣，再經(jīng)過旋液分離器進(jìn)行進(jìn)一步除渣，得到精制氫氧化鈣乳液，粗調(diào)氫氧化鈣乳液重量濃度為15%后加入蔗糖作為晶型控制劑，攪拌均勻并陳化36h，其中蔗糖的質(zhì)量為氫氧化鈣質(zhì)量的
0.5% ；
(2)碳化:在調(diào)濃槽中加水將氫氧化鈣乳液重量濃度調(diào)到6%，用泵將調(diào)好濃度的氫氧化鈣乳液打入碳化反應(yīng)器，開啟窯氣閥，通入含C02體積濃度為15%的窯氣進(jìn)行碳化反應(yīng)，氫氧化鈣乳液的進(jìn)料溫度為30°C，反應(yīng)自身放熱，窯氣通過乳液會帶走部分熱量，碳化反應(yīng)溫度一般為30-60°C，碳化至反應(yīng)液pH=6.5-7時關(guān)閉窯氣閥，停止反應(yīng)；
(3)脫水干燥:將反應(yīng)液經(jīng)脫水、干燥、粉碎、篩分的常規(guī)工序后得到初級粒子平均短徑為100-200納米、初級粒子平均長徑為400-600納米、長寬比為4_6的米粒狀微細(xì)碳酸鈣。
[0026]實施例4:
一種米粒狀微細(xì)碳酸鈣，其初級粒子平均短徑為100-200納米、初級粒子平均長徑為300-700納米、長寬比為3-7并且形狀為米粒狀。它包括以下步驟制備而成:
(1)消化化灰:將中燒石灰與60°C熱水按質(zhì)量百分比為1:7的比例倒入旋轉(zhuǎn)消化機(jī)中進(jìn)行消化反應(yīng)，化灰溫度為100°C以上，制得的氫氧化鈣乳液經(jīng)80目的振動篩進(jìn)行過濾除渣，再經(jīng)過旋液分離器進(jìn)行進(jìn) 一步除渣，得到精制氫氧化鈣乳液，粗調(diào)氫氧化鈣乳液重量濃度為20%后加入乳糖作為晶型控制劑，攪拌均勻并陳化40h，其中蔗糖的質(zhì)量為氫氧化鈣質(zhì)量的1.5% ；
(2)碳化:在調(diào)濃槽中加水將氫氧化鈣乳液重量濃度調(diào)到10%，用泵將調(diào)好濃度的氫氧化鈣乳液打入帶有攪拌裝置的間歇式鼓泡碳化塔，開啟窯氣閥，通入含C02體積濃度為30%的窯氣進(jìn)行碳化反應(yīng)，氫氧化鈣乳液的進(jìn)料溫度為30°C，反應(yīng)自身放熱，窯氣通過乳液會帶走部分熱量，碳化反應(yīng)溫度一般為30-60°C，碳化至反應(yīng)液pH=6.5-7時關(guān)閉窯氣閥，停止反應(yīng)；
(3)脫水干燥:將反應(yīng)液經(jīng)脫水、干燥、粉碎、篩分的常規(guī)工序后得到初級粒子平均短徑為100-200納米、初級粒子平均長徑為300-700納米、長寬比為3-7的米粒狀微細(xì)碳酸鈣。
[0027]實施例5:
一種米粒狀微細(xì)碳酸鈣，其初級粒子平均短徑為100-200納米、初級粒子平均長徑為200-700納米、長寬比為2-3.5并且形狀為米粒狀。它包括以下步驟制備而成:
(1)消化化灰:將中燒石灰與65°C熱水按質(zhì)量百分比為1:10的比例倒入旋轉(zhuǎn)消化機(jī)中進(jìn)行消化反應(yīng)，化灰溫度為110°C，制得的氫氧化鈣乳液經(jīng)120目的振動篩進(jìn)行過濾除渣，再經(jīng)過旋液分離器進(jìn)行進(jìn)一步除渣，得到精制氫氧化鈣乳液，粗調(diào)氫氧化鈣乳液重量濃度為13%后加入蔗糖作為晶型控制劑，攪拌均勻并陳化48h，其中蔗糖的質(zhì)量為氫氧化鈣質(zhì)量的 3.0% ；
(2)碳化:在調(diào)濃槽中加水將氫氧化鈣乳液重量濃度調(diào)到12%，用泵將調(diào)好濃度的氫氧化鈣乳液打入帶有攪拌裝置的間歇式鼓泡碳化塔，開啟窯氣閥，通入含C02體積濃度為100%的窯氣進(jìn)行碳化反應(yīng)，氫氧化鈣乳液的進(jìn)料溫度為70°C，反應(yīng)自身放熱，窯氣通過乳液會帶走部分熱量，碳化反應(yīng)溫度一般為30-60°C，碳化至反應(yīng)液pH=6.5-7時關(guān)閉窯氣閥，停止反應(yīng)；
(3)脫水干燥:將反應(yīng)液經(jīng)脫水、干燥、粉碎、篩分的常規(guī)工序后得到初級粒子平均短徑為100-200納米、初級粒子平均長徑為200-700納米、長寬`比為2_7的米粒狀微細(xì)碳酸鈣。
【權(quán)利要求】
1.一種米粒狀微細(xì)碳酸鈣，其特征在于:其初級粒子平均短徑為100-200納米、初級粒子平均長徑為200-700納米、長寬比為2-3.5并且形狀為米粒狀。
2.—種米粒狀微細(xì)碳酸鈣的制備方法，其特征在于:它包括以下步驟:(1)消化化灰:將中燒石灰與熱水按質(zhì)量百分比為1:5-10的比例倒入旋轉(zhuǎn)消化機(jī)中進(jìn)行消化反應(yīng)，化灰溫度> 90°C，制得的氫氧化鈣乳液經(jīng)60-120目的振動篩進(jìn)行過濾除渣，再經(jīng)過旋液分離器進(jìn)行進(jìn)一步除渣，得到精制氫氧化鈣乳液，粗調(diào)氫氧化鈣乳液重量濃度大于10%后加入晶型控制劑攪拌均勻并陳化36h以上，其中晶型控制劑的質(zhì)量為氫氧化鈣質(zhì)量的0.5-3.0% ；(2)碳化:在調(diào)濃槽中加水將氫氧化鈣乳液重量濃度調(diào)到6-12%，用泵將調(diào)好濃度的氫氧化鈣乳液打入碳化反應(yīng)器，開啟窯氣閥，通入含C02體積濃度為15-100%的窯氣進(jìn)行碳化反應(yīng)，氫氧化鈣乳液的進(jìn)料溫度為30-70°C，反應(yīng)自身放熱，窯氣通過乳液會帶走部分熱量，碳化反應(yīng)溫度一般為30-60°C，碳化至反應(yīng)液pH=6.5-7時關(guān)閉窯氣閥，停止反應(yīng)；(3)脫水干燥:將反應(yīng)液經(jīng)脫水、干燥、粉碎、篩分的常規(guī)工序后得到米粒狀微細(xì)碳酸鈣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種米粒狀微細(xì)碳酸鈣的制備方法，其特征在于:所述的晶型控制劑為糖類，所述的糖類為二糖。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種米粒狀微細(xì)碳酸鈣的制備方法，其特征在于:所述的消化反應(yīng)控制熱水溫度為> 50 °C。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種米粒狀微細(xì)碳酸鈣的制備方法，其特征在于:所述的碳化反控制氫氧化鈣乳液的重量濃度為10%，窯氣含C02體積濃度為30%。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種米粒狀微細(xì)碳酸鈣的制備方法，其特征在于:所述的碳化反應(yīng)器為帶有攪拌裝置的間歇式鼓泡碳化塔。
【文檔編號】C01F11/18GK103693668SQ201310629811
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】王權(quán)廣, 顏干才, 玉貴書, 石有帥, 黃才釗, 李慶財, 黃煒民, 朱勇 申請人:廣西華納新材料科技有限公司