CN101734705A - 一种微控超微细碳酸钙浆料的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微控超微细碳酸钙浆料的生产方法，该方法为：将原料经过三级破碎、研磨，把其送入到混合搅拌罐中，加入分散剂，进行搅拌，再进行活化，再经过超细研磨机研磨，采用PLC系统控制搅拌速度和时间以及加入助剂的量，然后即得到超微细碳酸钙浆料。本发明经过三级精磨后，控制一定的搅拌速度、时间，通入二氧化碳气泡被剪切而碎成很小的泡沫，二氧化碳与液体的接触面积成倍地增加，碳化反应速度也成倍增长，结果形成较小的碳酸钙颗粒，增加搅拌速度，强化对流能加快碳化反应速度，也加快了成核与结晶成长速度，有利于形成超细的纳米碳酸钙。本发明具有操作简便、易于操作、节能，又使最终产品符合性能指标要求；设备生产效率高的优点。

Description

一种微控超微细碳酸钙浆料的生产方法

技术领域

本发明涉及一种碳酸钙浆料的生产方法，具体涉及一种微控超微细碳酸钙浆料的生产方法。

背景技术

碳酸钙是一种用途广泛的无机盐矿物。碳酸钙是地球外壳的天然矿物。碳酸钙分轻质碳酸钙(PCC)和重质碳酸钙(GCC)两种。随着科学技术的不断发展，目前已开发出活性碳酸钙和纳米碳酸钙。活性碳酸钙是在普通碳酸钙的基础上进行改性而得到的，从而达到在复合材料制品中的填充和改性的双重目的。这些改性包括对碳酸钙的结晶形态、粒子大小、粒度分布及表面性能等方面的改性。以提高其综合性能。可在降低成本的同时，还能改善制品的硬度、弹性模量、尺寸稳定性和热稳定性。纳米碳酸钙是以非金属矿方解石为原料，采用沉淀法合成纳米粉体技术制备的重要无机盐新产品，粒径10-100nm，因其粒径小，活性好，是一种新型无机材料，具有许多特殊功能，主要适用于塑料、橡胶、造纸、涂料、油墨、食品、医药等行业，如添加在橡胶中，其硫化胶伸第率、撕裂性能、压缩变形、耐屈挠性能比添加一般碳酸钙高。目前国内只有少数几家企业生产纳米碳酸钙，且产量甚微，不能满足市场需求。在造纸工业使用碳酸钙，可使纸张亮度好、结构坚实、利书写、涂布均匀、摩擦度低、易排湿以及易干燥等。由于世界造纸业从上世纪80年代初开始成功地由酸性工艺转向碱性工艺，使填充料的使用发生了革命性的变化：碳酸钙代替木桨和其他颜料，可改善纸张的光亮度、不透性、空隙度、松密度等。碱基加工主要用于生产精细印刷和书写纸张，对新闻纸等一些重要用纸，虽然使用酸基环境生产，但也可使用碳酸钙。目前造纸涂料配方中碳酸钙使用量大幅增加，已从5％～10％上升到30％左右。超微细(纳米)碳酸钙在国外已有五十年的应用历史，目前，超超微细(纳米)碳酸钙的生产流程主要包括三个关键部分：碳化工艺、活化工艺和干燥工艺，碳化工艺是其中最基本和最关键的环节。目前碳化工艺主要采用间歇鼓泡碳化法、间歇搅拌釜碳化法、连续喷雾碳化法和超重力反应结晶法。间歇鼓泡碳化法和间歇搅拌釜碳化法是目前国内应用最广泛的方法，是在轻质碳酸钙的生产基础之上，通过制冷来控制碳化温度，通过添加适当的添加剂来控制产品的晶形与粒径。该法投资少、操作简单，但有生产不连续、自动化程度低、劳动强度大、生产规模小、产品粒度分布宽、不同批次产品的稳定性差等缺点。连续喷雾碳化法以Ca(OH)₂浆液雾化后作为分散相进行碳化反应，大大增加了气液接触面积，在反应初期易形成大量晶核，可在较高温度下生产超细碳酸钙。该法连续性较强，但是技术较复杂、操作难度较大、喷嘴易堵塞，因此应用并不普遍。超重力反应结晶法以强化相间传质过程为基本出发点，核心在于碳化反应在超重力离心反应器中进行。该法产品粒径分布窄，但仍属于间歇法生产，技术复杂、能耗较高、产量较小、设备投入较大，因此仅限于高档纳米碳酸钙的生产；申请号：200510118245.5公开了一种超细活性碳酸钙生产的连续鼓泡碳化新工艺；这些生产方法全都采用碳化法生产，这些都需要大量的能源，不节能，生产过程不易控制。

发明内容

本发明的目的是设计一种高度连续、操作简单、生产过程易于控制、节能的，不同批次产品稳定性好、设备生产强度大、投资较小而生产规模大的微控超微细碳酸钙浆料的生产方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

将原料经过鄂式破碎机破碎，使其粒径达到180-220mm，然后用立式破碎机破碎，使其粒径达到1-3mm，然后再用雷蒙磨进行研磨，使其粒径达到400目以上，把其送入到混合搅拌罐中，加入60-75％的晶型导向剂、25-40％的软水和2-41％的分散剂，进行搅拌，再加入2-10％的硬脂酸和8-12％的偶联剂进行活化，再经过超细研磨机研磨，采用PLC系统控制搅拌速度和时间以及加入助剂的量，然后即得到超微细碳酸钙浆料。

分散剂为硫酸、磷酸、焦磷酸以及它们的铵盐、碱金属盐、其它水溶性金属盐的一种或其几种混合物。

在本发明中，被吸附在CaCO₃微晶表面的晶型导向剂，对CaCO₃微晶的晶面生长产生一定的影响来实现晶型导向的；分散剂是防止纳米碳酸钙的一次粒子之间相互合并并凝聚成大颗粒的二次粒子，以避免失去其应用过程中纳米粒子的特性；由于碳酸钙粒子之间静电排斥作用使相互碰撞的概率减少，从而阻止碳酸钙颗粒之间相互靠近，防止团聚的目的；偶联剂改性纳米碳酸钙填充NBR能提高硫化胶的物理机械性能。

精细粉体经加软水和其它辅助化学助剂后，注入到搅拌式反应釜中，达到一定液位时，开启搅拌装置观察反应效果，当反应达到终点后停止搅拌，开启放浆阀，将熟浆液排放到活化槽内进行活化处理。然后通过PLC自动控制系统精确掌握不同时间、不同速度进行超细碾磨，最终实现纳米级产品；该工艺通过控制气-液-固传递、微观混合等工程手段来控制碳酸钙粒子的结晶生长过程；通过晶体生长调节剂控制碳酸钙形态与大小；通过搅拌打碎CO₂气泡、提高其气泡数量，以提高其分散效果；通过增大气液接触面积来加快反应进程，通过加压操作以提高CO₂的溶解度，增大溶液中碳酸根离子的过饱和度，有利于粒子的超细化；并引入表面改性等高新技术，使产品的纯度和白度，分散性明显优于传统工艺产品，彻底去除了产品中的黑点杂质，产品性能指标达国家标准。

本发明将PLC自动控制系统引入到超细碳酸钙浆料生产中，技术含量高；具有以下特点：粉体加入一定量的辅助化学助剂和软水后注入到反应釜内，反应条件温和、操作简单、选择性高、碳化、活化性能稳定、安全性能高；浆体经过超细研磨后形成纳米级产品，产品指标达到固含量为75％，PH值为7-8，颗粒比表面积为(m²/g)13.5，工艺转化率为95％以上。

本发明经过三级精磨后，粉体加入有关配比的化学助剂，控制一定的搅拌速度、时间，通入二氧化碳气泡被剪切而碎成很小的泡沫，二氧化碳与液体的接触面积成倍地增加，碳化反应速度也成倍增长，结果形成较小的碳酸钙颗粒，增加搅拌速度，强化对流能加快碳化反应速度，也加快了成核与结晶成长速度，有利于形成超细的纳米碳酸钙。本发明具有下列优点：本发明操作简便、易于操作、又使最终产品符合性能指标要求；连续操作使操作过程简单，生产过程易于控制，节能，不同批次产品稳定性好，设备生产效率高。

附图说明

下面结合实施例对本发明做进一步详细描述。

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1：

将方解石经过鄂式破碎机破碎，使其粒径达到180mm，然后用立式破碎机破碎，使其粒径达到1mm，然后再用雷蒙磨进行研磨，使其粒径达到400目以上，把其送入到混合搅拌罐中，加入60％的晶型导向剂、25％的软水和41％的分散剂，进行搅拌，再加入2％的硬脂酸和8％的偶联剂进行活化，再经过超细研磨机研磨，采用PLC系统控制搅拌速度和时间以及加入助剂的量，然后即得到超微细碳酸钙浆料。

实施例2：

将方解石经过鄂式破碎机破碎，使其粒径达到200mm，然后用立式破碎机破碎，使其粒径达到2mm，然后再用雷蒙磨进行研磨，使其粒径达到400目以上，把其送入到混合搅拌罐中，加入70％的晶型导向剂、30％的软水和20％的分散剂，进行搅拌，再加入6％的硬脂酸和10％的偶联剂进行活化，再经过超细研磨机研磨，采用PLC系统控制搅拌速度和时间以及加入助剂的量，然后即得到超微细碳酸钙浆料。

实施例3：

将方解石经过鄂式破碎机破碎，使其粒径达到220mm，然后用立式破碎机破碎，使其粒径达到3mm，然后再用雷蒙磨进行研磨，使其粒径达到400目以上，把其送入到混合搅拌罐中，加入75％的晶型导向剂、40％的软水和41％的分散剂，进行搅拌，再加入10％的硬脂酸和12％的偶联剂进行活化，再经过超细研磨机研磨，采用PLC系统控制搅拌速度和时间以及加入助剂的量，然后即得到超微细碳酸钙浆料。

分散剂为硫酸、磷酸、焦磷酸以及它们的铵盐、碱金属盐、其它水溶性金属盐中的一种或其几种混合物。

Claims (2)

1.一种微控超微细碳酸钙浆料的生产方法，其特征在于：

将原料经过鄂式破碎机破碎，使其粒径达到180-220mm，然后用立式破碎机破碎，使其粒径达到1-3mm，然后再用雷蒙磨进行研磨，使其粒径达到400目以上，把其送入到混合搅拌罐中，加入60-75％的晶型导向剂、25-40％的软水和2-41％的分散剂，进行搅拌，再加入2-10％的硬脂酸和8-12％的偶联剂进行活化，再经过超细研磨机研磨，采用PLC系统控制搅拌速度和时间以及加入助剂的量，然后即得到超微细碳酸钙浆料。

2.根据权利要求1所述的一种微控超微细碳酸钙浆料的生产方法，其特征在于：所述分散剂为硫酸、磷酸、焦磷酸以及它们的铵盐、碱金属盐、其它水溶性金属盐的一种或其几种混合物。