專利名稱：形貌可控的碳酸鈣晶須的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無機鹽材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種形貌可控的碳酸鈣晶須的制備方法。
背景技術(shù)：
碳酸鈣是地殼中最豐富的礦產(chǎn)資源，在自然界可降解循環(huán)，具有生物活性，是一種大量使用的重要的無機填料,碳酸鈣產(chǎn)品有重鈣和輕鈣兩種，早
在1850年英國伯翰J& Etmrg公司開始用氯化鈣和碳酸鈣生產(chǎn)了碳酸鈣產(chǎn)品，發(fā)展到今天已開發(fā)出紡錘形、立方形、球形、鏈鎖形、鏈狀、片狀、針狀等微細碳酸鈣及其改性產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于建材、橡膠、塑料、造紙、涂料、油墨、日化、飼料、食品、醫(yī)藥等行業(yè)晶須材料是一類針狀的、具有較大長徑比的單晶材料，它的強度接近于材料原子間價鍵的理論強度。碳酸鈣晶須是繼納米碳酸鈣之后的又一種新型無機填充材料，無毒，無氣味，呈白色篷松狀固體。我國是碳酸鈣資源大國，但在產(chǎn)品的開發(fā)上還存在品種單一，產(chǎn)品深加工不夠、質(zhì)量不高等問題，許多高檔碳酸鈣產(chǎn)品還依靠進口，在世界碳酸鈣行業(yè)中處于比較落后的地位，工業(yè)化生產(chǎn)的報道較少。碳酸鈣晶須的制備方法主要有四種(1)用可溶性鈣鹽與碳酸鹽制備；(2)用碳酸氫鈣制備；(3)尿素水解法制備；(4)氫氧化鈣-C02氣液反應(yīng)法制備。以上四類方法中(4)氫氧化鈣-C02氣液反應(yīng)法制備最為實用，可以進行大批量的工業(yè)化生產(chǎn)。因為碳酸鈣晶須應(yīng)用到不同的領(lǐng)域，對其尺寸的要求也不同，但是采用方法(4),在以往的工藝中存在形貌難以控制的問題，所以為了拓展碳酸鈣晶須的應(yīng)用領(lǐng)域，最大程度的增強復(fù)合材料的性能，需要一種形貌可控的碳酸鈣晶須的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種形貌可控的，產(chǎn)品純度高、品質(zhì)好，收率高的碳酸鈣晶須材料的簡易制備方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的其碳酸鈣晶須材料的制備方法含有下述工藝步驟
(1)、配料工序
用水氯鎂石配制氯化鎂溶液，過濾后用泵打入反應(yīng)釜，邊攪拌邊加入己
消化除砂的石灰漿料，補充水至填充度50-80%,控制氯化鎂濃度為3. 8 6. 7%(wt)，石灰濃度為0.7 2.4% (wt)?；蛘哐h(huán)利用母液制備碳酸鈣晶須，通過添加過濾后的氯化鎂溶液或稀釋母液，控制氯化鎂濃度4.4 8.6，邊攪拌邊加入己消化除砂的石灰漿料，控制鈣鎂比([Ca0]/[ MgCl2])0.24 0.50。(2 )、 MgCl2-CaCl廠Mg (OH) 2反應(yīng)體系的形成
自然升溫至7(TC—90'C之間，反應(yīng)0.5 1.0小時，測量溶液pH值，控制在9左右，形成MgCl2-CaCl廠Mg(OHh反應(yīng)體系。
(3) 、碳酸鈣晶須的生長開動攪拌，通入CO"流速1. 7-2. 8L/min，穩(wěn)定各條件參數(shù)，反應(yīng)2.0 2.5小時，測量溶液pH值。當(dāng)pH值達到7左右，反應(yīng)結(jié)束。
(4) 、晶須過濾、洗滌過程從出料口出料，離心機過濾反應(yīng)漿料，收集母液以便循環(huán)利用，然后邊離心邊洗滌，得到碳酸鈣晶須濾餅。
(5) 、晶須的干燥脫水后的產(chǎn)品放于烘箱中，溫度90°C-105°C，時間4 8小時。
控制母液氯化鎂濃度在4.4 6.3% (wt)，鈣鎂比([Ca0]/[ MgCL])在0.31 0.50，且隨著氯化鎂濃度的增高，鈣鎂比降低，可得到長度15 30微米、直徑1.5 3微米較粗大的碳酸鈣晶須；
控制母液氯化鎂濃度在5.3 8.6% (wt)，鈣鎂比([Ca0]/[ MgCL])在0.24 0.35，且隨著氯化鎂濃度的增高，鈣鎂比降低，可得到長度5 15微米、直徑0. 5 1微米的超細碳酸鈣晶須；
控制母液氯化鎂濃度在5.4%左右，鈣鎂比([Ca0]/[ MgCl2])在0. 30 0.40，且隨著鈣鎂比的增高，晶須從長度5 15微米、直徑0.5 1.0微米的超細碳酸鈣晶須變化到長度15 30微米、直徑1. 5-3微米較粗大的碳酸鈣晶須。即固定鎂濃度，晶須尺寸隨著鈣鎂比的增加而變大；
改變反應(yīng)溫度，比較70。C與8(TC所得晶須的形貌，7(TC所得晶須比80。C所得晶須短三分之一，直徑不變。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點
本發(fā)明的原料采用四川樂山的生石灰(有效CaO含量96.06。/。)與青海察爾汗的水氯鎂石(MgCl2'6H20含量95.73%)，本方法對原料要求不高。且母液中含有少量的細小碳酸鈣晶須(透過濾布的晶須)，反應(yīng)溶液不需要再加入晶種，反應(yīng)原料簡單且廉價易得。本發(fā)明通過控制母液中氯化鎂濃度，及加入石灰乳的量控制反應(yīng)溶液中鈣的濃度，以此控制鈣鎂比，從而控制碳酸鈣晶須尺寸。本發(fā)明通過控制反應(yīng)溫度，控制所生成晶須的長徑比。本發(fā)明制備的碳酸鈣晶須產(chǎn)品純度高、品質(zhì)好。晶須產(chǎn)品經(jīng)X-射線衍射鑒定為純相的文石晶須。本發(fā)明的工藝易于控制，操作簡單、制備周期短、生產(chǎn)成本低、能耗小、產(chǎn)品質(zhì)量好，易于實現(xiàn)規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)


圖1與圖2為本發(fā)明制備的碳酸鈣晶須掃描電鏡照片圖3為本發(fā)明的方法制備的碳酸鈣晶須X-射線衍射圖
具體實施例方式
實施例l、①配料6kg水氯鎂石加入8L水溶解，過濾備用；618g牛石灰加入少量的水消化15hr，用時過60目篩子，全部加入IOOL反應(yīng)釜中，補加水，使所加入的水量達到57kg。②過程條件配好料漿測量溶液pH值，控制在9左右，迅速升溫至80。C，反應(yīng)30min，形成MgCl2-CaCl2-Mg(0H)2反應(yīng)體系。調(diào)二氧化碳流速2.0L/min，反應(yīng)過程中測量溶液pH值，當(dāng)pH值達到7左右，反應(yīng)結(jié)朿。③從出料口出料，用離心機過濾固液分離，收集母液，儲存?zhèn)溆?，固相為碳酸鈣晶須，然后用水洗滌，邊離心邊洗滌，得到碳酸鈣晶須濾餅。④晶須濾餅放于烘箱中干燥，溫度9(TC，時間6小時。所得碳酸鈣晶須用掃描電鏡觀察直徑約為0.5-1.0、長度約為5-15，如圖1所示。圖3為所得晶須的x-射線衍射圖。
實施例2、①配料:60kg實驗一母液;690g生石灰加入少量的水消化15hr，用時過60目篩子，全部加入100L反應(yīng)釜中，開動攪拌。②過程條件配好料漿測量溶液pH值，控制在9左右，迅速升溫至8(TC，反應(yīng)30min，形成MgCl2-CaCl2-Mg(OH)2反應(yīng)體系。調(diào)二氧化碳流速2. 5L/min，反應(yīng)過程中測量溶液pH值。當(dāng)pH值達到7左右，反應(yīng)結(jié)束。③從出料口出料，用離心機過濾固液分離，收集母液，儲存?zhèn)溆?；固相為碳酸鈣晶須，用水洗滌，邊離心邊洗滌，得到碳酸鈣晶須濾餅。④晶須濾餅放于烘箱中干燥，溫度9(TC,時間6小時。所得碳酸鈣晶須用掃描電鏡觀察直徑約為0.5-1.0，長度為5-15。實施例3、①配料51. 5kg實驗二母液；775g生石灰加入少量的水消化15hr，用時過60目篩子；加入10kg水；全部加入IOOL反應(yīng)釜中，開動攪拌。②過程條件配好料漿測量溶液pH值，控制在9左右，迅速升溫至8(TC，反應(yīng)30min，形成MgCl廠CaCl2-Mg(0H)2反應(yīng)體系。調(diào)二氧化碳流速2. 5L/min，反應(yīng)過程中測量溶液pH值。當(dāng)pH值達到7左右，反應(yīng)結(jié)束。③從出料口出料，用離心機過濾固液分離，收集母液，儲存?zhèn)溆茫还滔酁樘妓徕}晶須，用水洗滌，邊離心邊洗滌，得到碳酸鈣晶須濾餅。④晶須濾餅放于烘箱中干燥，溫度90°C，時間6小時。所得碳酸l丐晶須用掃描電鏡觀察直徑約為1. 0-2. 0，長度為10-20。
實施例4、①配料:45kg實驗三母液;630g生石灰加入少量的水消化15hr，用時過60目篩子；加入5kg水；全部加入100L反應(yīng)釜中，開動攪拌。②過程條件配好料漿測量溶液pH值，控制在9左右，迅速升溫至85"C，反應(yīng)30min，形成MgCl2-CaCl2-Mg(OHh反應(yīng)體系。調(diào)二氧化碳流速2. OL/min，反應(yīng)過程中測量溶液pH值。當(dāng)pH值達到7左右，反應(yīng)結(jié)束。③從出料口出料，用離心機過濾固液分離，收集母液，儲存?zhèn)溆?；固相為碳酸鈣晶須，用水洗滌，邊離心邊洗滌，得到碳酸鈣晶須濾餅。④晶須濾餅放于烘箱中干燥，溫度9CTC，時間6小時。所得碳酸鈣晶須用掃描電鏡觀察直徑約為1. 5-3. 0，長徑比約為20-30。如圖2所示。
權(quán)利要求
1、一種形貌可控的碳酸鈣晶須的制備方法，其特征在于在碳酸鈣晶須的制備過程中，循環(huán)利用母液，通過補加少量水氯鎂石或稀釋母液控制氯化鎂濃度，通過添加生石灰控制鈣濃度進而控制反應(yīng)溶液的鈣鎂比，以此控制碳酸鈣晶須的形貌，具有以下生產(chǎn)步驟①用水氯鎂石配制氯化鎂溶液，過濾后用泵打入反應(yīng)釜，邊攪拌邊加入已消化除砂的石灰漿料，補充水至填充度50-80％，控制氯化鎂濃度為3.8～6.7％wt，石灰濃度為0.7～2.4％wt，開動攪拌，升溫至70～90℃，反應(yīng)0.5～1.0小時，通入CO2，流速1.7-2.8L/min，穩(wěn)定各條件參數(shù)，反應(yīng)2.0～2.5小時，測量溶液pH值，當(dāng)pH值達到7左右，反應(yīng)結(jié)束，離心機過濾反應(yīng)漿料，收集母液以便循環(huán)利用，然后邊離心邊洗滌，得到碳酸鈣晶須濾餅，濾餅在90℃-105℃，干燥4～8小時，得到碳酸鈣晶須產(chǎn)品；②循環(huán)利用母液制備碳酸鈣晶須，通過添加過濾后的氯化鎂溶液或稀釋母液，控制氯化鎂濃度，邊攪拌邊加入已消化除砂的石灰漿料，控制鈣鎂比，反應(yīng)溫度80℃，反應(yīng)時間2.0～2.5小時，得到碳酸鈣晶須。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的形貌可控的碳酸鈣晶須的制備方法，其特征是控制母液氯化鎂濃度在4.4 6.3%wt，鈣鎂比在0.31 0.50，且隨著氯 化鎂濃度的增高，鈣鎂比降低，可得到長度15 30微'米、直徑1.5 3微米 較粗大的碳酸鈣晶須；控制母液氯化鎂濃度在5.3 8.6%wt，韓鎂比在0.24 0.35，且隨著氯 化鎂濃度的增高，鈣鎂比降低，可得到長度5 15微米、直徑0.5 1微米的 超細碳酸鈣晶須；控制母液氯化鎂濃度在5. 4% wt左右，轉(zhuǎn)鎂比在0.30 0.40，且隨著f丐 鎂比的增高，晶須從長度5 15微米、直徑0.5 1.0微米的超細碳酸鈣晶須變化到長度15 30微米、直徑1.5-3微米較粗大的碳酸鈣晶須，即固定鎂濃 度，晶須尺寸隨著鈣鎂比的增加而變大；改變反應(yīng)溫度，比較7(TC與8(TC所得晶須的形貌，70。C所得晶須比80 "C所得晶須短三分之一，直徑不變。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種形貌可控的碳酸鈣晶須的制備方法采用生石灰為原料，水氯鎂石為晶型控制劑，通過二氧化碳的碳酸化反應(yīng)制備碳酸鈣晶須。該方法的特征是在碳酸鈣晶須的制備過程中，循環(huán)利用母液，通過補加少量水氯鎂石或稀釋母液控制氯化鎂濃度，通過添加消化除砂的石灰漿控制鈣濃度進而控制反應(yīng)溶液的鈣鎂比，以此控制碳酸鈣晶須的形貌。本發(fā)明反應(yīng)原料簡單且廉價易得，循環(huán)利用母液，通過控制氯化鎂濃度與鈣鎂比得到固定尺寸的碳酸鈣晶須，并且產(chǎn)品純度高，收率高；同時制備易于控制，可以實現(xiàn)規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)。
文檔編號C30B29/62GK101684570SQ20091005993
公開日2010年3月31日 申請日期2009年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月22日
發(fā)明者乃學(xué)瑛, 余德成, 葉其祥, 武 李 申請人:成都市蜀陽硼業(yè)化工有限公司