CN106006699B - 一种制备高白超细硫酸钙粉体的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种制备高白超细硫酸钙粉体的方法。所述一种制备高白超细硫酸钙粉体的方法包括如下步骤：步骤一、获取循环母液：将液相合成硫酸钙所获的浆液进行过滤(步骤四)，即可取得循环母液；步骤二、钙源液化：将循环母液加热后加入石灰石粉并搅拌反应，进行过滤洗涤，液相为精制钙源液；步骤三、液相合成：向精制钙源液加入硫酸，搅拌反应并静置老化；步骤四、浆液过滤：将老化后的硫酸钙浆液进行过滤洗涤；步骤五、烘干焙烧：将硫酸钙滤饼烘干、焙烧，降温打散。本发明提供的一种制备高白超细硫酸钙粉体的方法制备的硫酸钙粉体纯度超99.5％，白度高达95‑98，粒度3000‑4000目，可在涂料和塑料中替代部分钛白粉作为颜料而使用，生产成本低，投资少，适合于产业化推广。

Description

一种制备高白超细硫酸钙粉体的方法
技术领域
本发明属于无机非金属材料制备技术领域，尤其涉及一种制备高白超细硫酸钙粉体的方法。
背景技术
液相合成法制备的硫酸钙是一种超高白度的超细粉体，研究表明，这种无机粉体材料可部分替代钛白粉在塑料及涂料中作为颜料而使用，从而可以大幅增加其附加值。如果这种硫酸钙的晶体形貌呈纤维状甚至毛发状，其长径比大于30甚至50，那还可以作为补强剂在橡胶或造纸领域应用。
目前，高附加值硫酸钙粉体的制备方法主要有两类，一类是较大长径比的硫酸钙晶须的制备技术。这类技术通常有以下几种方法，一是重结晶法，即将天然石膏或者脱硫石膏等硫酸钙原料与一定比例的水或者硫酸调配成浆夜(有时还加入晶形助长剂等添加剂)，在一定温压条件下使硫酸钙溶解，然后将上清液与未溶解物分离，最后通过控制结晶条件，让二水硫酸钙晶须重新结晶而出。如专利号为CN103074667A的技术(杨柳春等)，CN102965721A(梁兵等)，CN103342664C(韩跃新等)，CN101792939B(秦军等)，以及CN100500567C(丁大武等)均属此类方法。另一类方法是以石灰石、白云石、石灰乳或电石渣等原料作为钙源，首先用盐酸将其液化，制得氯化钙溶液，然后加入硫酸合成硫酸钙晶须(有些技术需要加入转晶剂等添加剂)，并将部分盐酸回收。如专利号为CN103510151A(欧小胜等)以及专利号为CN101323974A等。还有一类合成技术是以可溶性钙盐和硫酸盐作为原料，直接进行水热合成生产超细甚至纳米级硫酸钙的方法，如专利号CN101838007A(曾维兴等)。上述技术合成的硫酸钙虽有不同的优点，也可以在橡胶、塑料等行业有高附加值应用。但均存在产能低、介质酸性强、产品转化率低、用水量大以及生产成本高等问题，这些问题限制了这类技术的大规模产业化推广。
发明内容
为了解决上述产能低、介质酸性强、产品转化率低、用水量大以及生产成本高的技术问题，本发明提供一种产能高、介质酸性不强、产品转化率高、用水量不大以及生产成本低的一种制备高白超细硫酸钙粉体的方法。
本发明提供的一种制备高白超细硫酸钙粉体的方法，包括以下步骤：
步骤一、获取循环母液：步骤一、获取循环母液：将液相合成硫酸钙所获的浆液进行过滤，即可取得循环母液；
步骤二、钙源液化：向循环母液中添加一定比例的酸度缓冲剂，将溶液加热至50-90℃后将一定粒度的石灰石粉按既定比例加入并搅拌反应一定时间，之后进行过滤洗涤，液相为精制钙源液；石灰石粉与循环母液的反应温度为50-90℃，反应时间为0.1-1.0小时；石灰石粉的粒度为100-500目，石灰石粉的添加比例为：石灰石中有效氧化钙总量与循环母液中硫酸根总量摩尔比为0.8-1.2倍；精制钙源液中钙离子浓度控制在20-60g/l，将精制钙源液ph值控制在2-4；
步骤三、液相合成：向精制钙源液加入一定比例晶形控制剂后并将其加热至30-90℃，然后按既定比例加入浓度为20-98％的硫酸，搅拌反应一定时间并静置老化一定时间；硫酸钙合成反应结束后，其浆液的静置老化时间为0.1-1小时，老化温度为40-80℃；
步骤四、浆液过滤：将老化后的硫酸钙浆液进行过滤洗涤处理；洗水用量为滤饼干重的0.8-3倍，洗涤结束后硫酸钙附液ph值控制在5-7
步骤五、烘干焙烧：将步骤四获得的硫酸钙滤饼在一定温度下烘干后再在一定温度下焙烧一定时间，降温打散后即可获得高白超细的硫酸钙粉体；硫酸钙滤饼的烘干温度为100-250℃，焙烧温度为600-950℃，静态焙烧保温时间0.2-2小时。
在本发明提供的一种制备高白超细硫酸钙粉体的方法一种较佳实施例中，所述步骤四后还包括：
步骤A、滤液处理：将老化后的硫酸钙浆液进行过滤洗涤处理，滤液返回步骤一作为循环母液，用于钙源液化。
在本发明提供的一种制备高白超细硫酸钙粉体的方法一种较佳实施例中，所述步骤三中，向精制钙源液中加入的硫酸的质量浓度为20-98％，硫酸的添加比例是其与钙离子摩尔比为0.8-1.2；，步骤四中洗液蒸发20-80％的水量后，可用来调配硫酸浓度。
本发明的一种制备高白超细硫酸钙粉体的方法以石灰石和硫酸作为主要原料，通过缓冲剂大幅降低液相合成体系酸度来大幅增加产能和转化率，同时也降低了产业化时材质的选型难度和投资。液相合成时再通过温度、时间及添加晶形控制剂三种手段来控制硫酸钙的粒度大小及形貌，使其具备高纯度、高白度及超细且粒度分布窄的特点。通过本技术制备的硫酸钙粉体纯度超过99.5％，白度高达95-98，无需细磨粒度即可达到3000-4000目。通过委托中国北方涂料设计研究院及中国轻工业塑料加工应用研究所(北京工商大学)进行的应用性试验表明，此类无机合成材料可在涂料和塑料中替代部分钛白粉作为颜料而使用。此外由于本技术具有产能大且生产成本及投资低等特点，因此比较适合于产业化推广。经查新检索，尚未发现与本项技术类似的报道。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本发明提供的应用所述一种制备高白超细硫酸钙粉体的方法一种实施例的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，是本发明提供的应用所述一种制备高白超细硫酸钙粉体的方法一种实施例的工艺流程图。
所述一种制备高白超细硫酸钙粉体的方法1包括以下步骤：
步骤S11、获取循环母液：步骤一、获取循环母液：将液相合成硫酸钙所获的浆液进行过滤，即为循环母液；
步骤S12、钙源液化：向循环母液中添加一定比例的酸度缓冲剂，将溶液加热至50-90℃后将一定粒度的石灰石粉按既定比例加入并搅拌反应一定时间，之后进行过滤洗涤，液相为精制钙源液；
具体地，石灰石粉的粒度为100-500目，石灰石粉的添加比例为：石灰石中有效氧化钙总量与循环母液中硫酸根总量摩尔比为0.8-1.2倍；石灰石粉与循环母液的反应温度为50-90℃，反应时间为0.1-1.0小时；精制钙源液中钙离子浓度控制在20-60g/l，将精制钙源液ph值控制在2-4。
步骤S13、液相合成：向精制钙源液加入一定比例晶形控制剂后并将其加热至30-90℃，然后按既定比例加入浓度为20-98％的硫酸，搅拌反应一定时间并静置老化一定时间；
具体地，向精制钙源液中加入的硫酸的质量浓度为20-98％，硫酸的添加比例是其与钙离子摩尔比为0.8-1.2；硫酸与精制钙源液的反应温度为30-90℃，反应时间为0.1-0.5小时；硫酸钙合成反应结束后，其浆液的静置老化时间为0.1-1小时，老化温度为40-80℃。
步骤S14、浆液过滤：将老化后的硫酸钙浆液进行过滤洗涤处理；
具体地，洗水用量为滤饼干重的0.8-3倍，洗涤结束后硫酸钙附液ph值控制在5-7；洗液蒸发20-80％的水量后，可用来调配硫酸浓度。
步骤S15、滤液处理：将老化后的硫酸钙浆液进行过滤洗涤处理，滤液返回步骤一作为循环母液，用于钙源液化；
步骤S16、烘干焙烧：将步骤四获得的硫酸钙滤饼在一定温度下烘干后再在一定温度下焙烧一定时间，降温打散后即可获得高白超细的硫酸钙粉体；
具体地，硫酸钙滤饼的烘干温度为100-250℃，焙烧温度为600-950℃，静态焙烧保温时间0.2-2小时。
本发明的一种制备高白超细硫酸钙粉体的方法以石灰石和硫酸作为主要原料，通过缓冲剂大幅降低液相合成体系酸度来大幅增加产能和转化率，同时也降低了产业化时材质的选型难度和投资，产能高、介质酸性不强、产品转化率高、用水量不大以及生产成本低。液相合成时再通过温度、时间及添加晶形控制剂三种手段来控制硫酸钙的粒度大小及形貌，使其具备高纯度、高白度及超细且粒度分布窄的特点。通过本技术制备的硫酸钙粉体纯度超过99.5％，白度高达95-98，无需细磨粒度即可达到3000-4000目。通过委托中国北方涂料设计研究院及中国轻工业塑料加工应用研究所(北京工商大学)进行的应用性试验表明，此类无机合成材料可在涂料和塑料中替代部分钛白粉作为颜料而使用。此外由于本技术具有产能大且生产成本及投资低等特点，因此比较适合于产业化推广。经查新检索，尚未发现与本项技术类似的报道。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种制备高白超细硫酸钙粉体的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、获取循环母液：将液相合成硫酸钙所获的浆液进行过滤，即可取得循环母液；
步骤二、钙源液化：向循环母液中添加一定比例的酸度缓冲剂，将溶液加热至50-90℃后将一定粒度的石灰石粉按既定比例加入并搅拌反应一定时间，之后进行过滤洗涤，液相为精制钙源液；石灰石粉与循环母液的反应温度为50-90℃，反应时间为0.1-1.0小时；石灰石粉的粒度为100-500目，石灰石粉的添加比例为：石灰石中有效氧化钙总量与循环母液中硫酸根总量摩尔比为0.8-1.2倍；精制钙源液中钙离子浓度控制在20-60g/l，将精制钙源液ph值控制在2-4；
步骤三、液相合成：向精制钙源液加入一定比例晶形控制剂后并将其加热至30-90℃，然后按既定比例加入浓度为20-98％的硫酸，搅拌反应一定时间并静置老化一定时间；硫酸与精制钙源液的反应温度为30-90℃，反应时间为0.1-0.5小时；硫酸钙合成反应结束后，其浆液的静置老化时间为0.1-1小时，老化温度为40-80℃；
步骤四、浆液过滤：将老化后的硫酸钙浆液进行过滤洗涤处理；洗水用量为滤饼干重的0.8-3倍，洗涤结束后硫酸钙附液ph值控制在5-7；
步骤五、烘干焙烧：将步骤四获得的硫酸钙滤饼在一定温度下烘干后再在一定温度下焙烧一定时间，降温打散后即可获得高白超细的硫酸钙粉体；硫酸钙滤饼的烘干温度为100-250℃，焙烧温度为600-950℃，静态焙烧保温时间0.2-2小时。
2.根据权利要求1所述的一种制备高白超细硫酸钙粉体的方法，其特征在于，所述步骤四后还包括：
步骤A、滤液处理：将老化后的硫酸钙浆液进行过滤洗涤处理，滤液返回步骤一作为循环母液，用于钙源液化。
3.根据权利要求1所述的一种制备高白超细硫酸钙粉体的方法，其特征在于，所述步骤三中，向精制钙源液中加入的硫酸的质量浓度为20-98％，硫酸的添加比例是其与钙离子摩尔比为0.8-1.2，步骤四中洗液蒸发20-80％的水量后，可用来调配硫酸浓度。
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