一种常温法纳米级碳酸钙生产工艺

摘要

本发明公开的一种常温法纳米级碳酸钙生产工艺，涉及精细化工技术领域，其工艺流程为：配料、碳化、处理、脱水、一级干燥、二级干燥、解聚；具有设备投资少、能耗和生产成本较低、能在常温条件下生产，且既能控制粒径、也能控制晶型等特点，应用本发明生产的纳米级碳酸钙，可用作塑料工业、橡胶工业、涂料工业、造纸工业、油墨行业和胶黏剂行业等行业的填充材料。

说明书

技术领域

本发明涉及精细化工技术领域，特别是一种常温法纳米级碳酸钙生产工艺。

背景技术

纳米级碳酸钙又称超微细碳酸钙，主要应用于塑料工业、橡胶工业、涂料工业、造纸工业、油墨行业和胶黏剂行业等。纳米级碳酸钙的生产方法主要是碳化法，目前纳米级碳酸钙碳化的主要生产方式为低温冷冻法，如：带搅拌鼓泡碳化法、超重力碳化法等，这些生产工艺都必须配备低温冷冻装置，因而，其设备投资较大，能耗和生产成本都非常高。

发明内容

本发明的目的是提供一种设备投资少、能耗和生产成本较低、能在常温条件下生产，且既能控制粒径、也能控制晶型的纳米级碳酸钙生产工艺。

本发明所采取的技术方案是发明一种常温法纳米级碳酸钙生产工艺，其工艺流程为：

A、配料：将氢氧化钙溶液经悬液分离器，除去杂质，并加水调整溶液中的氧化钙浓度含量在6-10％，成为精制氢氧化钙溶液，备用；

B、碳化：将备用的精制氢氧化钙溶液置于碳化塔中，通入净化后的二氧化碳气体(通常情况下，其中的二氧化碳体积含量为20-40％)进行鼓泡碳化，并添加占精制氢氧化钙溶液中氧化钙重量1-3％的晶型导向剂和晶型抑制剂，在20-65℃温度下进行碳化处理，当溶液中的PH值达到6.5-7.5时即可停止碳化，收集碳化后的纳米碳酸钙乳状液，备用；

所用的晶型导向剂和晶型抑制剂为硫酸盐、磷酸、磷酸盐、柠檬酸、乳酸、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、淀粉、纤维素中的一种或二种或多种或全部；当采用二种或多种或全部时，各组份的配比可采用等额，也可采用其它的比例；

C、处理：将备用的纳米碳酸钙乳状液加热至60-80℃，加入占氧化钙重量2-2.5％的硬脂酸钠，进行表面处理，成为处理纳米碳酸钙混合液，备用；

D、脱水：将备用的处理纳米碳酸钙混合液进行脱水处理，让其含水量降至40-60％，收集脱水后的纳米碳酸钙滤饼，备用；

E、一级干燥：将备用的纳米碳酸钙滤饼进行第一次干燥，让其含水量降至10-20％，成为初干纳米碳酸钙，备用；

F、二级干燥：将备用的初干纳米碳酸钙进行二次干燥处理，让其含水量降至0.5％以下，成为半成品纳米碳酸钙，备用；

G、解聚：将备用的半成品纳米碳酸钙进行粉碎解聚，即成为纳米级碳酸钙。

在第B步的碳化步骤中，晶型导向剂和晶型抑制剂的添加时间，为通入净化二氧化碳气体之前或通入净化二氧化碳气体的同时或通入净化二氧化碳气体之后的碳化中期。

在第B步的碳化步骤中，其碳化温度为35-55℃。

在第B步的碳化步骤中，其碳化温度为45℃。

在第B步的碳化步骤中，所述的硫酸盐是硫酸钙或硫酸锌，所述的磷酸盐是焦磷酸钠或偏磷酸钠。

本发明的常温法纳米级碳酸钙生产工艺，由于选用了合适的晶型导向剂和晶型抑制剂，钝化了其对碳化温度的敏感性，使得其碳化温度可在常温范围内；同时，根据需要，添加不同用量的晶型导向剂、抑制剂可使产品的粒径控制在20-100纳米，选用不同的晶型导向剂和抑制剂可控制产品的晶型为立方体、球状体、混晶型；此外，摒弃了传统工艺中的冷冻工序，所以，既减少了冷冻设备的投资，也降低了因冷冻设备的运行而消耗的能耗，从而，降低了其生产成本。

具体实施方式：

以下结合实施例，对本发明做进一步的说明。下面的说明是以例举的方式，但本发明的保护范围并不局限于此。

实施例一：

本实施例的工艺流程为：

A、配料：将氢氧化钙溶液经悬液分离器，除去杂质，并加水调整溶液中的氧化钙浓度含量在10％，成为精制氢氧化钙溶液，备用；

B、碳化：将备用的精制氢氧化钙溶液置于碳化塔中，通入净化后的二氧化碳气体进行鼓泡碳化，并添加占精制氢氧化钙溶液中氧化钙重量3％的硫酸锌和焦磷酸钠混合剂(两者的配比为等额，也可为其它比例)作为晶型导向剂和晶型抑制剂，在20-65℃温度的常温范围下进行初始碳化处理(在整个碳化过程中，碳化反应所产生的热，虽然会升高溶液的温度，但仍不需要采取降温措施)；当溶液中的PH值达到7.0时即可停止碳化，收集碳化后的纳米碳酸钙乳状液，备用；硫酸锌和焦磷酸钠的添加时间是通入净化二氧化碳气体之前；

C、处理：将备用的纳米碳酸钙乳状液加热至70度，加入占氧化钙重量2％的硬脂酸钠进行表面处理，成为处理纳米碳酸钙混合液，备用；

D、脱水：将备用的处理纳米碳酸钙混合液进行脱水处理(可采用板框压滤机或其它的脱水设备)，让其含水量降至40％，收集脱水后的纳米碳酸钙滤饼，备用；

E、一级干燥：将备用的纳米碳酸钙滤饼进行第一次干燥(采用双螺旋干燥机或链板式干燥机)，让其含水量降至20％，成为初干纳米碳酸钙，备用；

F、二级干燥：将备用的初干纳米碳酸钙进行二次干燥处理(可采用板式干燥机或闪蒸干燥机或其它的干燥设备)，让其含水量降至0.5％以下，成为半成品纳米碳酸钙，备用；

G、解聚：将备用的半成品纳米碳酸钙进行粉碎解聚(可采用高速磨粉机或其它的粉碎设备)，即成为纳米级碳酸钙。

该方案生产的纳米级碳酸钙产品，经检测，其晶型为球状体，平均粒径为40-80纳米。

实施例二：

本实施例的工艺流程为：

A、配料：将氢氧化钙溶液经悬液分离器，除去杂质，并加水调整溶液中的氧化钙浓度含量在8％，成为精制氢氧化钙溶液，备用；

B、碳化：将备用的精制氢氧化钙溶液置于碳化塔中，通入净化后的二氧化碳气体进行鼓泡碳化，并添加占精制氢氧化钙溶液中氧化钙重量1％的硫酸钙和聚丙烯酸钠混合剂(两者的配比为等额，也可为其它比例)作为晶型导向剂和晶型抑制剂，在20-65℃温度的常温范围下进行初始碳化处理(在整个碳化过程中，碳化反应所产生的热，虽然会升高溶液的温度，但仍不需要采取降温措施)；当溶液中的PH值达到7.0时即可停止碳化，收集碳化后的纳米碳酸钙乳状液，备用；硫酸钙和聚丙烯酸钠的添加时间是通入净化二氧化碳气体的同时；

C、处理：将备用的纳米碳酸钙乳状液加热至70度，加入占氧化钙重量2％的硬脂酸钠进行表面处理，成为处理纳米碳酸钙混合液，备用；

D、脱水：将备用的处理纳米碳酸钙混合液进行脱水处理(可采用板框压滤机或其它的脱水设备)，让其含水量降至50％，收集脱水后的纳米碳酸钙滤饼，备用；

E、一级干燥：将备用的纳米碳酸钙滤饼进行第一次干燥(采用双螺旋干燥机或链板式干燥机)，让其含水量降至15％，成为初干纳米碳酸钙，备用；

F、二级干燥：将备用的初干纳米碳酸钙进行二次干燥处理(可采用板式干燥机或闪蒸干燥机或其它的干燥设备)，让其含水量降至0.5％以下，成为半成品纳米碳酸钙，备用；

G、解聚：将备用的半成品纳米碳酸钙进行粉碎解聚(可采用高速磨粉机或其它的粉碎设备)，即成为纳米级碳酸钙。

该方案生产的纳米级碳酸钙产品，经检测，其晶型为混晶形，平均粒径为80-100纳米。

实施例三：

本实施例的工艺流程为：

A、配料：将氢氧化钙溶液经悬液分离器，除去杂质，并加水调整溶液中的氧化钙浓度含量在6％，成为精制氢氧化钙溶液，备用；

B、碳化：将备用的精制氢氧化钙溶液置于碳化塔中，通入净化后的二氧化碳气体进行鼓泡碳化，并添加占精制氢氧化钙溶液中氧化钙重量1％的偏磷酸钠和聚丙烯酸混合剂(两者的配比为等额，也可为其它比例)作为晶型导向剂和晶型抑制剂，在20-65℃温度的常温范围下进行初始碳化处理(在整个碳化过程中，碳化反应所产生的热，虽然会升高溶液的温度，但仍不需要采取降温措施)；当溶液中的PH值达到7.0时即可停止碳化，收集碳化后的纳米碳酸钙乳状液，备用：偏磷酸钠和聚丙烯酸的添加时间是通入净化二氧化碳气体之后的碳化中期，即：整个碳化期的中间；

C、处理：将备用的纳米碳酸钙乳状液加热至70度，加入占氧化钙重量2.5％的硬脂酸钠进行表面处理，成为处理纳米碳酸钙混合液，备用；

D、脱水：将备用的处理纳米碳酸钙混合液进行脱水处理(可采用板框压滤机或其它的脱水设备)，让其含水量降至60％，收集脱水后的纳米碳酸钙滤饼，备用；

E、一级干燥：将备用的纳米碳酸钙滤饼进行第一次干燥(采用双螺旋干燥机或链板式干燥机)，让其含水量降至10％，成为初干纳米碳酸钙，备用；

F、二级干燥：将备用的初干纳米碳酸钙进行二次干燥处理(可采用板式干燥机或闪蒸干燥机或其它的干燥设备)，让其含水量降至0.5％以下，成为半成品纳米碳酸钙，备用；

G、解聚：将备用的半成品纳米碳酸钙进行粉碎解聚(可采用高速磨粉机或其它的粉碎设备)，即成为纳米级碳酸钙。

该方案生产的纳米级碳酸钙产品，经检测，其晶型为立方体，平均粒径为60-80纳米。

应用本发明生产的纳米级碳酸钙，可用作塑料工业、橡胶工业、涂料工业、造纸工业、油墨行业和胶黏剂行业等行业的填充材料。