一種針狀碳酸鈣的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種針狀碳酸鈣的制備方法，它是以含鈣廢液為原料，加除雜劑對原料進行處理，得到除雜濾液，然后用化學沉淀法將除雜濾液與碳酸鹽溶液進行反應，得到針狀碳酸鈣。根據(jù)本發(fā)明的方法能得到直徑為0.17～0.2μm的針狀碳酸鈣，長徑比較高，不設冷凍裝置，投資小且適應性廣，生產(chǎn)成本低，周期短，經(jīng)濟效益顯著，具有廣泛推廣價值。
【專利說明】一種針狀碳酸鈣的制備方法

【技術(shù)領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種碳酸鈣的制備方法，特別是一種針狀碳酸鈣的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，各行各業(yè)對碳酸鈣的要求越來越高，需求量也越來越大，碳酸鈣作為一種重要的無機化工產(chǎn)品，廣泛用于橡膠、塑料、涂料、造紙、油墨、食品和醫(yī)藥等工業(yè)部門。
[0003]目前，碳酸鈣的大規(guī)模工業(yè)方法主要是碳化法。通常將石灰煅燒過程中生成的二氧化碳氣體經(jīng)凈化后通入石灰乳進行碳化。常規(guī)碳化法的缺點是:氫氧化鈉的溶解度很小，而含有二氧化碳的氣泡尺寸往往較大，由于碳化反應涉及氣-液-固三相體系，溶液中的鈣離子在氣泡表面與二氧化碳進行反應生成碳酸鈣固體，故碳化速率通常比較緩慢且生成的碳酸鈣分布不均勻。人們?yōu)榱酥苽涑毊a(chǎn)品。常常通過添結(jié)合劑、控制劑及表面活性劑等方法來獲得所需形狀與尺寸的碳酸鈣顆粒，由于該碳化工藝產(chǎn)物形貌對外界環(huán)境和溫度十分敏感，故通常采用強制冷卻手段來控制碳化溫度，致使成本很高，工藝復雜，同時產(chǎn)物的形貌粒徑也波動較大。
[0004]現(xiàn)有的制備針狀碳酸鈣的方法中，所得的針狀碳酸鈣一般直徑比較粗，平均直徑1.0?3.0 μ m之間，直徑或長徑比分布范圍較寬，一般都需要在較高溫度(80°C以上)下反應制得，需要進行較長的反應時間，還需要預先加入并不容易得到的碳酸鈣晶種或使用大量的添加劑，因此，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方法制備針狀碳酸鈣時，為了得到碳酸鈣晶種或者回收其中所使用的大量的添加劑，所以工藝復雜，較高溫度環(huán)境會使能耗高，反應時間長，從而使得反應成本高且很難工業(yè)化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的，是提供一種針狀碳酸鈣的制備方法。本發(fā)明具有生產(chǎn)成本低，工藝簡單，能耗低，節(jié)約資源，易于控制，經(jīng)濟效益顯著等特點。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案:一種針狀碳酸鈣的制備方法，它是以含鈣廢液為原料，加除雜劑對原料進行處理，得到除雜濾液，然后用化學沉淀法將除雜濾液與碳酸鹽溶液進行反應，得到針狀碳酸鈣；包括以下步驟:
a、用鹽酸法或硝酸法分解磷礦粉并生產(chǎn)磷酸、磷酸二氫鈣、硝酸銨鈣、磷酸氫銨、磷酸二氫銨或磷酸氫鈣，得到含鈣廢液；
b、在反應溫度為20?30°C范圍內(nèi)，按除雜劑:含鈣廢液的質(zhì)量比為1:20?200的比例向含鈣廢液中加入濃度為I?20wt%的除雜劑溶液并攪拌，再緩慢加入濃度為I?20wt%的pH調(diào)整劑溶液，將含鈣廢液的pH值調(diào)到8?10后，繼續(xù)攪拌10?60min，過濾，得除雜濾液；
C、按除雜濾液中鈣的摩爾數(shù):碳酸鹽中碳酸根的摩爾數(shù)比為1:1?2的比例同時向攪拌釜中緩慢加入除雜濾液和碳酸鹽溶液，除雜濾液和碳酸鹽溶液加入結(jié)束后繼續(xù)攪拌20?120min ;所述碳酸鹽溶液的濃度為0.2?2.5mol.L- S d、陳化30?120min后，過濾，水洗，干燥，得到針狀碳酸媽。
[0007]前述的針狀碳酸鈣的制備方法中，所述的除雜劑為過氧化氫、硫化鈉、硫化鉀或硫化銨中的一種或一種以上。
[0008]前述的針狀碳酸鈣的制備方法中，步驟b所述的pH調(diào)整劑為碳酸氫鈉、碳酸鈉、碳酸氫銨、碳酸銨、氫氧化鈉或氨水中的一種或一種以上。
[0009]前述的針狀碳酸鈣的制備方法中，步驟c所述的碳酸鹽為碳酸氫鈉、碳酸鈉、碳酸氫銨、碳酸銨、碳酸氫鉀、碳酸鉀中的一種或一種以上。
[0010]前述的針狀碳酸鈣的制備方法中，步驟a所述含鈣廢液中鈣含量為0.2?
1.0mol.L、
[0011]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明以鹽酸法或硝酸法分解磷礦粉并生產(chǎn)磷酸、磷酸二氫鈣、硝酸銨鈣、磷酸氫銨、磷酸二氫銨或磷酸氫鈣后的含鈣廢液為原料，加除雜劑對原料進行處理，然后用化學沉淀法將除雜濾液與碳酸鹽溶液進行反應，得到針狀碳酸鈣。工藝簡單，采用含鈣廢液作原料，能使節(jié)約資源。同時因含鈣廢液中含有鎂和鐵等雜質(zhì)，本發(fā)明采用過氧化氫、硫化鈉、硫化鉀或硫化銨中的一種或一種以上作除雜劑，除雜效率高，效果好。由于需在堿性環(huán)境下制備碳酸鈣，本發(fā)明選用碳酸氫鈉、碳酸鈉、碳酸氫銨、碳酸銨、氫氧化鈉或氨水中的一種或一種以上作為PH調(diào)整劑，這些都是堿性溶液，還能提供CO廣。本發(fā)明選用碳酸氫鈉、碳酸鈉、碳酸氫銨、碳酸銨、碳酸氫鉀、碳酸鉀中的一種或一種以上作為可溶性碳酸鹽，這些溶液都是堿性溶液，使反應溶液呈堿性，可以節(jié)約PH調(diào)整劑，且能滿足在堿性環(huán)境下制備針狀碳酸鈣的要求，反應溫度為20?30°C范圍內(nèi)，即在常溫下就能實現(xiàn)，避免了較高溫度環(huán)境下能源的消耗，節(jié)約了能源，且不需要設置冷凍裝置。另外根據(jù)本發(fā)明的方法得到的針狀碳酸鈣直徑為0.17?0.2 μ m，長徑比為30?50，而其他方法所制備的針狀碳酸鈣普遍直徑為1.0?3.0 μπι長徑比為10?30，且長徑比為40是比較難突破的一個程度，也就是說，本發(fā)明制備的針狀碳酸鈣在長徑比上有了很大的突破，產(chǎn)品質(zhì)量高?？傊帽景l(fā)明制作針狀碳酸鈣，投資小，適應性廣，生產(chǎn)成本低，反應時間明顯少于現(xiàn)有技術(shù)中進行反應所需要的時間，周期短，工藝簡單，易于控制，經(jīng)濟效益顯著，能耗低，具有廣泛推廣價值。

【具體實施方式】
[0012]實施例1。一種針狀碳酸鈣的制備方法，包括以下步驟:
a、用鹽酸法或硝酸法分解磷礦粉并生產(chǎn)磷酸、磷酸二氫鈣、硝酸銨鈣、磷酸氫銨、磷酸二氫銨或磷酸氫鈣，得到含鈣廢液；所述鈣廢液中的鈣含量為0.6mol.L- S
b、在反應溫度為25°C范圍內(nèi)，按除雜劑:含鈣廢液的質(zhì)量比為1:100的比例向含鈣廢液中加入濃度為10wt%的除雜劑溶液并攪拌，再緩慢加入濃度為10wt%的pH調(diào)整劑溶液，將含鈣廢液的PH值調(diào)到8?10后，繼續(xù)攪拌30min，過濾，得除雜濾液；
C、按除雜濾液中鈣的摩爾數(shù):碳酸鹽中碳酸根的摩爾數(shù)比為1:1?2的比例同時向攪拌釜中緩慢加入除雜濾液和碳酸鹽溶液，除雜濾液和碳酸鹽溶液加入結(jié)束后繼續(xù)攪拌75min ;所述碳酸鹽溶液的濃度為0.2mol.L- S
d、陳化80min后，過濾，水洗，干燥，得到針狀碳酸媽。
[0013]本實施例所用的除雜劑為過氧化氫，pH調(diào)整劑為碳酸氫鈉，碳酸鹽為碳酸氫鈉。
[0014]實施例2。一種針狀碳酸鈣的制備方法，包括以下步驟:
a、用鹽酸法或硝酸法分解磷礦粉并生產(chǎn)磷酸、磷酸二氫鈣、硝酸銨鈣、磷酸氫銨、磷酸二氫銨或磷酸氫鈣，得到含鈣廢液；所述鈣廢液中的鈣含量為1.0 mol.L- S
b、在反應溫度為30°C范圍內(nèi)，按除雜劑:含鈣廢液的質(zhì)量比為1:200的比例向含鈣廢液中加入濃度為20wt%的除雜劑溶液并攪拌，再緩慢加入濃度為20wt%的pH調(diào)整劑溶液，將含鈣廢液的PH值調(diào)到8?10后，繼續(xù)攪拌60min，過濾，得除雜濾液；
C、按除雜濾液中鈣的摩爾數(shù):碳酸鹽中碳酸根的摩爾數(shù)比為1: 2的比例同時向攪拌釜中緩慢加入除雜濾液和碳酸鹽溶液，除雜濾液和碳酸鹽溶液加入結(jié)束后繼續(xù)攪拌120min ;所述碳酸鹽溶液的濃度為2.5mol.L- S
d、陳化120min后，過濾，水洗，干燥，得到針狀碳酸媽。
[0015]本實施例以硫化鈉為除雜劑，碳酸鈉為PH調(diào)整劑，碳酸鈉為碳酸鹽。
[0016]實施例3。一種針狀碳酸鈣的制備方法，包括以下步驟:
a、用鹽酸法或硝酸法分解磷礦粉并生產(chǎn)磷酸、磷酸二氫鈣、硝酸銨鈣、磷酸氫銨、磷酸二氫銨或磷酸氫鈣，得到含鈣廢液；所述含鈣廢液中的鈣含量為0.2mol.L- S
b、在反應溫度為20°C范圍內(nèi)，按除雜劑:含鈣廢液的質(zhì)量比為1:20的比例向含鈣廢液中加入濃度為lwt%的除雜劑溶液并攪拌，再緩慢加入濃度為lwt%的pH調(diào)整劑溶液，將含鈣廢液的PH值調(diào)到8?10后，繼續(xù)攪拌lOmin，過濾，得除雜濾液；
C、按除雜濾液中鈣的摩爾數(shù):碳酸鹽中碳酸根的摩爾數(shù)比為1:1?2的比例同時向攪拌釜中緩慢加入除雜濾液和碳酸鹽溶液，除雜濾液和碳酸鹽溶液加入結(jié)束后繼續(xù)攪拌20min ;所述碳酸鹽溶液的濃度為0.2mol.L~ S
d、陳化30min后，過濾、水洗、干燥，得到針狀碳酸媽。
[0017]本實施例中硫化鉀為除雜劑，碳酸氫銨為PH調(diào)整劑，碳酸氫銨為碳酸鹽。
[0018]實施例4。一種針狀碳酸鈣的制備方法，包括以下步驟:
a、用鹽酸法或硝酸法分解磷礦粉并生產(chǎn)磷酸、磷酸二氫鈣、硝酸銨鈣、磷酸氫銨、磷酸二氫銨或磷酸氫鈣，得到含鈣廢液；所述含鈣廢液中的鈣含量為0.7mol.L- S
b、在反應溫度為27°C范圍內(nèi)，按除雜劑:含鈣廢液的質(zhì)量比為1:80的比例向含鈣廢液中加入濃度為15wt%的除雜劑溶液并攪拌，再緩慢加入濃度為15wt%的pH調(diào)整劑溶液，將含鈣廢液的PH值調(diào)到8?10后，繼續(xù)攪拌55min，過濾，得除雜濾液；
C、按除雜濾液中鈣的摩爾數(shù):碳酸鹽中碳酸根的摩爾數(shù)比為1:1?2的比例同時向攪拌釜中緩慢加入除雜濾液和碳酸鹽溶液，除雜濾液和碳酸鹽溶液加入結(jié)束后繼續(xù)攪拌10min ;所述碳酸鹽溶液的濃度為0.2mol.L- S
d、陳化90min后，過濾，水洗，干燥，得到針狀碳酸媽。
[0019]本實施例中硫化銨和硫化鈉為除雜劑，碳酸銨和碳酸銨為PH調(diào)整劑，碳酸銨和碳酸鈉為碳酸鹽。
[0020]實施例5。一種針狀碳酸鈣的制備方法，包括以下步驟:
a、用鹽酸法或硝酸法分解磷礦粉并生產(chǎn)磷酸、磷酸二氫鈣、硝酸銨鈣、磷酸氫銨、磷酸二氫銨或磷酸氫鈣，得到含鈣廢液；所述含鈣廢液中的鈣含量為0.Smol.L- S
b、在反應溫度為22°C范圍內(nèi)，按除雜劑:含鈣廢液的質(zhì)量比為1:50的比例向含鈣廢液中加入濃度為12wt%的除雜劑溶液并攪拌，再緩慢加入濃度為12wt%的pH調(diào)整劑溶液，將含鈣廢液的PH值調(diào)到8?10后，繼續(xù)攪拌35min，過濾，得除雜濾液；
C、按除雜濾液中鈣的摩爾數(shù):碳酸鹽中碳酸根的摩爾數(shù)比為1:1?2的比例同時向攪拌釜中緩慢加入除雜濾液和碳酸鹽溶液，除雜濾液和碳酸鹽溶液加入結(jié)束后繼續(xù)攪拌65min ;所述碳酸鹽溶液的濃度為0.2mol.L- S
d、陳化45min后，過濾、水洗、干燥，得到針狀碳酸媽。
[0021]本實施例中過氧化氫和硫化鈉為除雜劑，碳酸鈉和碳酸氫鈉為PH調(diào)整劑，碳酸氫銨和碳酸銨為碳酸鹽。
[0022]實施例6。一種針狀碳酸鈣的制備方法，包括下述步驟:
a、用鹽酸法或硝酸法分解磷礦粉并生產(chǎn)磷酸、磷酸二氫鈣、硝酸銨鈣、磷酸氫銨、磷酸二氫銨或磷酸氫鈣，得到含鈣廢液；所述含鈣廢液中的鈣含量為0.9mol.L- S
b、在反應溫度為23°C范圍內(nèi)，按除雜劑:含鈣廢液的質(zhì)量比為1:120的比例向含鈣廢液中加入濃度為13wt%的除雜劑溶液并攪拌，再緩慢加入濃度為13wt%的pH調(diào)整劑溶液，將含鈣廢液的PH值調(diào)到8?10后，繼續(xù)攪拌25min，過濾，得除雜濾液；
C、按除雜濾液中鈣的摩爾數(shù):碳酸鹽中碳酸根的摩爾數(shù)比為1:1?2的比例同時向攪拌釜中緩慢加入除雜濾液和碳酸鹽溶液，除雜濾液和碳酸鹽溶液加入結(jié)束后繼續(xù)攪拌75min ;所述碳酸鹽溶液的濃度為2.5mol.L- S
d、陳化IlOmin后，過濾，水洗，干燥，得到針狀碳酸媽。
[0023]本實施例中過氧化氫和硫化錢為除雜劑，氫氧化鈉為PH調(diào)整劑，碳酸鉀和碳酸鈉為碳酸鹽。
【權(quán)利要求】
1.一種針狀碳酸鈣的制備方法，其特征在于:它是以含鈣廢液為原料，加除雜劑對原料進行處理，得到除雜濾液，然后用化學沉淀法將除雜濾液與碳酸鹽溶液進行反應，得到針狀碳酸鈣；包括以下步驟: a、用鹽酸法或硝酸法分解磷礦粉并生產(chǎn)磷酸、磷酸二氫鈣、硝酸銨鈣、磷酸氫銨、磷酸二氫銨或磷酸氫鈣，得到含鈣廢液； b、在反應溫度為20?30°C范圍內(nèi)，按除雜劑:含鈣廢液的質(zhì)量比為1:20?200的比例向含鈣廢液中加入濃度為I?20wt%的除雜劑溶液并攪拌，再緩慢加入濃度為I?20wt%的pH調(diào)整劑溶液，將含鈣廢液的pH值調(diào)到8?10后，繼續(xù)攪拌10?60min，過濾，得除雜濾液； C、按除雜濾液中鈣的摩爾數(shù):碳酸鹽中碳酸根的摩爾數(shù)比為1:1?2的比例同時向攪拌釜中緩慢加入除雜濾液和碳酸鹽溶液，除雜濾液和碳酸鹽溶液加入結(jié)束后繼續(xù)攪拌20?120min ;所述碳酸鹽溶液的濃度為0.2?2.5mol.L_ 1; d、陳化30?120min后，過濾，水洗，干燥，得到針狀碳酸媽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針狀碳酸鈣的制備方法，其特征在于:所述的除雜劑為過氧化氫、硫化鈉、硫化鉀或硫化銨中的一種或一種以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針狀碳酸鈣的制備方法，其特征在于:步驟b所述的pH調(diào)整劑為碳酸氫鈉、碳酸鈉、碳酸氫銨、碳酸銨、氫氧化鈉或氨水中的一種或一種以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針狀碳酸鈣的制備方法，其特征在于:步驟c所述的碳酸鹽為碳酸氫鈉、碳酸鈉、碳酸氫銨、碳酸銨、碳酸氫鉀或碳酸鉀中的一種或一種以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針狀碳酸鈣的制備方法，其特征在于:步驟a所述含鈣廢液中的鈣含量為0.2?1.0mol.L_1。
【文檔編號】C01F11/18GK104495901SQ201410750376
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月10日
【發(fā)明者】王振杰, 聶登攀, 吳素彬, 劉安榮, 王在謙, 朱明燕 申請人:貴州省冶金化工研究所