CN109179472A - 一种大理石废料制备高白度多晶形碳酸钙粉体的方法 - Google Patents

一种大理石废料制备高白度多晶形碳酸钙粉体的方法 Download PDF

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李瑞珍
杨建伟
李映德
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    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
    • C01F11/18—Carbonates
    • C01F11/185—After-treatment, e.g. grinding, purification, conversion of crystal morphology

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Abstract

本发明公开了一种大理石废料制备高白度多晶形碳酸钙粉体的方法，属于无机材料领域。本发明工艺步骤包括：(1)将大理石废料清洗、抽滤、干燥并过筛；(2)将已清洗的大理石废料加入到以氧化锆球为球磨介质，水为球磨溶剂的球磨瓶中，室温400rpm转速球磨22h；(3)将球磨后大理石粉体加入到含有无机晶形控制剂的碱性水溶液中，在水热反应釜中进行水热处理，然后经清洗、干燥并过筛，制备出高白度(94％～98％)、多晶形(球形、板状、针状等)碳酸钙粉体。本发明具有原料成本低廉、生产工艺简单、生产过程环保等特点，适合大批量生产高白度碳酸钙粉体，作为无机填料或颜料，应用于油墨、造纸、涂料、医药、化妆品等领域。

Description

一种大理石废料制备高白度多晶形碳酸钙粉体的方法
技术领域
本发明涉及制备高白度多晶形碳酸钙的方法，具体涉及一种大理石废料制备高白度多晶形碳酸钙粉体的方法。
背景技术
碳酸钙粉体作为一种重要的无机化工原料，常用作填料和补强剂，应用于橡胶、塑料、油墨、造纸、食品、医药等领域。不同晶形碳酸钙粉体应用于不同领域。球形碳酸钙粉体堆积体积小、吸油值低，具有良好的平滑性和流动性，对油墨吸收性强，常用于油墨、橡胶、涂料、造纸和润滑油行业；针状碳酸钙粉体又称晶须碳酸钙，一般指长径比大于10，常用作于材料的补强增韧剂；片状碳酸钙粉体以其较强的表面涂覆功能和遮盖力，以及良好的分散性能、光学性能和印刷性，广泛用在造纸行业。
大理石粉体是一种廉价的碳酸钙原料，通过晶形控制剂对传统的碳化工艺中碳酸钙形貌进行调控，制备出的碳酸钙粉体纯度高、晶形可控，但工艺路线复杂，煅烧过程中CO2气体排放产生温室效应。Necmettin等采用煅烧-溶解-沉淀工艺，制备碳酸钙粉体，粉体白度较低，将废大理石粉体提纯，制备高白度多晶形碳酸钙粉体的方法，替代传统的生产工艺，不仅可以实现固体废弃物的高附加值利用，逐渐消除废大理石粉体对环境的影响，而且有助于降低碳酸钙分体的生产能耗和生产成本。
发明内容
本发明所要解决的问题是：提供一种大理石废料制备高白度多晶形碳酸钙粉体的方法,成本低廉、工艺简便，生产效率高。
本发明为解决上述问题所提供的技术方案为：一种大理石废料制备高白度多晶形碳酸钙粉体的方法，其特征在于：所述方法包含以下工艺步骤：
1)将大理石废料清洗、抽滤、干燥并过筛；
2)将清洗的大理石废料加入到含有水溶剂和氧化锆球的球磨瓶中，室温球磨22h，球磨转速为400rpm；
3)将球磨后的大理石粉体加入到含有无机晶形控制剂的碱性水溶液中，在水热反应釜中进行水热处理，然后清洗、干燥并过筛，制备出高白度多晶形碳酸钙粉体。
大理石废料来源于大理石石材开采和加工过程中的粉状废料，粉体颗粒粒径小于200目。
氧化锆球直径为2-5mm，氧化锆球与大理石粉体的质量比为10：1。
优选的，所述无机晶形控制剂为氢氟酸、硫酸或磷酸的钠盐或钙盐中的一种，添加量为球磨后大理石粉体质量的0.5％-5％。
优选的，所述碱性水溶液为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠中一种或两种混合水溶液，碱性水溶液pH值为13。
优选的，所述步骤3)中水热处理温度为140-260℃，水热处理时间为4h。
与现有技术相比，本发明的优点是：本发明采用废大理石粉体为原料，通过湿法球磨和水热处理获得高白度、细粒径的大理石粉体；水热条件下无机晶形控制剂调控碳酸钙晶粒的生长方向，从而制备出高白度(94％～98％)、多晶形(球形、板状、针状等)碳酸钙粉体。此工艺无需经过复杂的煅烧、消解和碳化，不仅可以实现大理石粉体的环保、高附加值利用，而且对于促进大理石资源的可持续利用意义重大。本发明具备原料成本低廉、工艺简便，生产效率高等特点，适合规模化高附加值利用大理石粉体，具有显著的经济和社会价值。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是实施例1中碳酸钙粉体XRD图谱；
图2是实施例1中碳酸钙粉体TEM照片；
图3是实施例2中碳酸钙粉体TEM照片；
图4是实施例3中碳酸钙粉体TEM照片；
具体实施方式
以下将配合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
实施例1
取10克200目大理石粉体(白度为83％)，加入到装有90克蒸馏水的球磨瓶中，并加入150克氧化锆球，球磨22小时，球/液分离后，清洗、过滤、干燥并过筛；再将过筛后的大理石粉按10％固含量加入到50毫升pH为13的碱性水溶液中，并向其中添加3％CaF2，混合均匀后倒入100毫升聚四氟乙烯内衬的水热反应釜，经180℃水热处理4小时，然后清洗、干燥并过筛。碳酸钙粉体白度为98％，晶形中含有球形和板状的碳酸钙粉体，晶体结构为方解石结构(图1所示)；粉体TEM照片如图2所示，粉体粒径为200～300纳米。
实施例2
取10克200目大理石粉(白度为83％)，加入到装有90克蒸馏水的球磨瓶中，并加入150克氧化锆球，球磨22小时，球/液分离后，清洗、过滤、干燥并过筛；再将过筛后的大理石粉按5％固含量加入到50毫升pH为13的碱性水溶液中，并向其中添加4％Na2SO4，混合均匀后倒入100毫升聚四氟乙烯内衬的水热反应釜，经220℃水热处理4小时，然后清洗、干燥并过筛。碳酸钙粉体白度为96.9％，晶形为板状，粉体TEM照片如图2所示，粉体粒径为200～400纳米。
实施例3
取10克200目大理石粉(白度为83％)，加入到装有90克蒸馏水的球磨瓶中，并加入150克氧化锆球，球磨22小时，球/液分离后，清洗、过滤、干燥并过筛；再将过筛后的大理石粉按10％固含量加入到50毫升pH为13的碱性水溶液中，并向其中添加3％Na3PO4，混合均匀后倒入100毫升聚四氟乙烯内衬的水热反应釜，经180℃水热处理4小时，然后清洗、干燥并过筛。碳酸钙粉体白度为95.7％，晶形为针状，粉体TEM照片如图4所示。
以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明保护范围内。

Claims (4)

1.一种大理石废料制备高白度多晶形碳酸钙粉体的方法，其特征在于：所述方法包含以下工艺步骤：
1)将大理石废料清洗、抽滤、干燥并过筛；
2)将清洗的大理石废料加入到含有水溶剂和氧化锆球的球磨瓶中，室温球磨22h，球磨转速为400rpm；
3)将球磨后的大理石粉体加入到含有无机晶形控制剂的碱性水溶液中，在水热反应釜中进行水热处理，然后清洗、干燥并过筛，制备出高白度多晶形碳酸钙粉体。
大理石废料来源于大理石石材开采和加工过程中的粉状废料，粉体颗粒粒径小于200目。
氧化锆球直径为2-5mm，氧化锆球与大理石粉体的质量比为10：1。
2.根据权利要求书1所述的一种大理石废料制备高白度多晶形碳酸钙粉体的方法，其特征在于：所述无机晶形控制剂为氢氟酸、硫酸或磷酸的钠盐或钙盐中的一种，添加量为球磨后大理石粉体质量的0.5％-5％。
3.根据权利要求书1所述的一种大理石废料制备高白度多晶形碳酸钙粉体的方法，其特征在于：所述碱性水溶液为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠中一种或两种混合水溶液，碱性水溶液pH值为13。
4.根据权利要求书1所述的一种大理石废料制备高白度多晶形碳酸钙粉体的方法，其特征在于：所述步骤3)中水热处理温度为140-260℃，水热处理时间为4h。
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