CN112875739A

CN112875739A - 一种活性轻质碳酸钙的制备方法

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Publication number: CN112875739A
Application number: CN202110294086.3A
Authority: CN
Inventors: 陈学寨; 陈喆
Original assignee: Changxing Xieyuan Chemical Additives Co ltd
Current assignee: Changxing Xieyuan Chemical Additives Co ltd
Priority date: 2021-03-18
Filing date: 2021-03-18
Publication date: 2021-06-01
Anticipated expiration: 2041-03-18
Also published as: CN112875739B

Abstract

本发明公开了一种活性轻质碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：将石灰石粉碎研磨后，在750~780℃的煅烧温度下负压煅烧，煅烧过程中通入氧气，得到氧化钙粉末；将氧化钙粉末粉碎并加入热水中消化，加水稀释并加入少量的氧化铈和氧化钇；高速搅拌均匀后配制成氢氧化钙悬浊液；将氢氧化钙悬浊液和二氧化碳压缩气体分别通过两流体雾化喷嘴，氢氧化钙悬浊液被高压二氧化碳分散成微米级液滴的同时，发生碳化反应，生成轻质碳酸钙，并迅速被热空气流干燥，直接得到轻质碳酸钙粉末。本发明通过在氢氧化钙中加入少量的氧化铈和氧化钇，可以简易低成本的提升轻质碳酸钙的吸油性能和白度。

Description

一种活性轻质碳酸钙的制备方法

技术领域

本发明涉及碳酸钙制备技术领域，尤其涉及一种活性轻质碳酸钙的制备方法。

背景技术

轻质碳酸钙作为一种重要的无机粉体材料，被广泛应用于塑料、橡胶、胶黏剂、涂料、化妆品、纺织品以及污水净化等领域，工业需求与日俱增。轻质碳酸钙的制备方法以碳化法和复分解法为主，此外还有微乳液法，乳状液膜法，溶胶凝胶法。碳化法是纳米碳酸钙生产的核心工艺，它是通过CO₂与Ca(OH)₂浆料之间的气液反应制备碳酸钙的。工业生产中，通常先将精选的石灰石煅烧，得到生石灰和窑气。生石灰经过消化过程，得到Ca(OH)₂悬浮液；窑气则通过净化，作为CO₂来源与Ca(OH)₂悬浮液反应。达到碳化终点后，将得到的碳酸钙浆液脱水干燥，即得到纳米碳酸钙产品。碳化法可以有效利用矿物资源，成本低且环保，是目前工业中应用最为广泛的方法。

目前，研究比较成熟的碳化法制备轻质碳酸钙的工艺方法有间歇鼓泡碳化法、多级喷雾碳化法和超重力碳化法。这些方法均存在能耗大，设备成本高等缺点，中国发明专利CN106587125A还公开了一种轻质碳酸钙的制备方法，该方法通过将氢氧化钙悬浊液和二氧化碳压缩气体通过两流体雾化喷嘴发生直接碳化，生成轻质碳酸钙并迅速干燥直接得到粉末。但是以上方法制备的碳酸钙粉末活性不足，不利于进一步利用，故有必要研究一种活性轻质碳酸钙的制备方法。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种活性轻质碳酸钙的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种活性轻质碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：

A、将石灰石粉碎研磨至0.2～0.5mm后，在750～780℃的煅烧温度下负压煅烧50～75min，煅烧过程中通入氧气，得到氧化钙粉末；

B、将氧化钙粉末粉碎至10～50μm，加入热水中消化，加水稀释并加入少量的氧化铈和氧化钇；高速搅拌均匀后配制成质量分数为0.1～0.3％的氢氧化钙悬浊液；

C、将氢氧化钙悬浊液和二氧化碳压缩气体分别通过两流体雾化喷嘴，氢氧化钙悬浊液被高压二氧化碳分散成微米级液滴的同时，发生碳化反应，生成轻质碳酸钙，并迅速被热空气流干燥，直接得到轻质碳酸钙粉末。

优选的，所述的步骤A中，所述的负压条件为-100～-50KPa。

优选的，所述的步骤B中，所述的氧化铈和氧化钇的加入量分别为氧化钙加入量的0.08～0.12％和0.01～0.02％。

进一步优选的，所述的氧化铈和氧化钇的质量比为6～10：1。

优选的，所述的步骤C中，所述的二氧化碳气流量为25～35L/min。

本发明的有益之处在于：本发明的活性轻质碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：将石灰石粉碎研磨后，在750～780℃的煅烧温度下负压煅烧，煅烧过程中通入氧气，得到氧化钙粉末；将氧化钙粉末粉碎并加入热水中消化，加水稀释并加入少量的氧化铈和氧化钇；高速搅拌均匀后配制成氢氧化钙悬浊液；将氢氧化钙悬浊液和二氧化碳压缩气体分别通过两流体雾化喷嘴，氢氧化钙悬浊液被高压二氧化碳分散成微米级液滴的同时，发生碳化反应，生成轻质碳酸钙，并迅速被热空气流干燥，直接得到轻质碳酸钙粉末。本发明通过在氢氧化钙中加入少量的氧化铈和氧化钇，可以简易低成本的提升轻质碳酸钙的吸油性能和白度。

具体实施方式

实施例1

一种活性轻质碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：

A、将石灰石粉碎研磨至0.2～0.5mm后，在765℃的煅烧温度下-85KPa负压煅烧65min，煅烧过程中通入氧气，得到氧化钙粉末；

B、将氧化钙粉末粉碎至10～50μm，加入热水中消化，加水稀释并加入少量的氧化铈和氧化钇；高速搅拌均匀后配制成质量分数为0.25％的氢氧化钙悬浊液；

所述的步骤B中，所述的氧化铈和氧化钇的加入量分别为氧化钙加入量的0.1％和0.012％。

所述的步骤C中，所述的二氧化碳气流量为28L/min。

实施例2

一种活性轻质碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：

A、将石灰石粉碎研磨至0.2～0.5mm后，在780℃的煅烧温度下-100KPa负压煅烧50min，煅烧过程中通入氧气，得到氧化钙粉末；

B、将氧化钙粉末粉碎至10～50μm，加入热水中消化，加水稀释并加入少量的氧化铈和氧化钇；高速搅拌均匀后配制成质量分数为0.1％的氢氧化钙悬浊液；

所述的步骤B中，所述的氧化铈和氧化钇的加入量分别为氧化钙加入量的0.12％和0.02％。

所述的步骤C中，所述的二氧化碳气流量为25L/min。

实施例3

一种活性轻质碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：

A、将石灰石粉碎研磨至0.2～0.5mm后，在750℃的煅烧温度下-50KPa负压煅烧75min，煅烧过程中通入氧气，得到氧化钙粉末；

B、将氧化钙粉末粉碎至10～50μm，加入热水中消化，加水稀释并加入少量的氧化铈和氧化钇；高速搅拌均匀后配制成质量分数为0.3％的氢氧化钙悬浊液；

所述的步骤B中，所述的氧化铈和氧化钇的加入量分别为氧化钙加入量的0.08％和0.01％。

所述的步骤C中，所述的二氧化碳气流量为35L/min。

实施例4

一种活性轻质碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：

A、将石灰石粉碎研磨至0.2～0.5mm后，在755℃的煅烧温度下-65KPa负压煅烧70min，煅烧过程中通入氧气，得到氧化钙粉末；

B、将氧化钙粉末粉碎至10～50μm，加入热水中消化，加水稀释并加入少量的氧化铈和氧化钇；高速搅拌均匀后配制成质量分数为0.15％的氢氧化钙悬浊液；

所述的步骤B中，所述的氧化铈和氧化钇的加入量分别为氧化钙加入量的0.08％和0.011％。

所述的步骤C中，所述的二氧化碳气流量为32L/min。

实施例5

一种活性轻质碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：

A、将石灰石粉碎研磨至0.2～0.5mm后，在780℃的煅烧温度下-70KPa负压煅烧75min，煅烧过程中通入氧气，得到氧化钙粉末；

所述的步骤B中，所述的氧化铈和氧化钇的加入量分别为氧化钙加入量的0.11％和0.015％。

所述的步骤C中，所述的二氧化碳气流量为31L/min。

对比例1

一种活性轻质碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：

B、将氧化钙粉末粉碎至10～50μm，加入热水中消化，加水稀释并加入少量的氧化铈；高速搅拌均匀后配制成质量分数为0.25％的氢氧化钙悬浊液；

所述的步骤B中，所述的氧化铈的加入量分别为氧化钙加入量的0.112％。

所述的步骤C中，所述的二氧化碳气流量为28L/min。

对比例2

一种活性轻质碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：

B、将氧化钙粉末粉碎至10～50μm，加入热水中消化，加水稀释并加入少量的氧化钇；高速搅拌均匀后配制成质量分数为0.25％的氢氧化钙悬浊液；

所述的步骤B中，所述的氧化钇的加入量分别为氧化钙加入量的0.112％。

所述的步骤C中，所述的二氧化碳气流量为28L/min。

对比例3

一种活性轻质碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：

B、将氧化钙粉末粉碎至10～50μm，加入热水中消化，加水稀释并加入少量的氧化镧和氧化钇；高速搅拌均匀后配制成质量分数为0.25％的氢氧化钙悬浊液；

所述的步骤B中，所述的氧化镧和氧化钇的加入量分别为氧化钙加入量的0.1％和0.012％。

所述的步骤C中，所述的二氧化碳气流量为28L/min。

对比例4

一种活性轻质碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：

B、将氧化钙粉末粉碎至10～50μm，加入热水中消化，加水稀释并加入少量的氧化铈和氧化镱；高速搅拌均匀后配制成质量分数为0.25％的氢氧化钙悬浊液；

所述的步骤B中，所述的氧化铈和氧化镱的加入量分别为氧化钙加入量的0.1％和0.012％。

所述的步骤C中，所述的二氧化碳气流量为28L/min。

对比例5

一种活性轻质碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：

B、将氧化钙粉末粉碎至10～50μm，加入热水中消化，加水稀释；高速搅拌均匀后配制成质量分数为0.25％的氢氧化钙悬浊液；

所述的步骤C中，所述的二氧化碳气流量为28L/min。

以上对比例1～2中分别将氧化铈或者氧化钇去除，对比例3中将氧化铈替换为氧化镧；对比例4中将氧化钇替换为氧化镱；对比例5中同时将氧化铈和氧化钇去除。

对上述实施例1-3和对比例1-5所得轻质碳酸钙进行性能测试，测试方法如下，结果见表1。

吸油量检测方法:将实施例1-3和对比例1-5所得轻质碳酸钙样品置于玻璃板或釉面瓷板上，用已知质量的盛有邻苯二甲酸二辛脂(DOP)的滴瓶滴加DOP，在滴加时用调刀不断进行翻动研磨，起初试样呈分散状，后逐渐成团直至全部被DOP所润湿，并形成一整团即为终点。称取滴瓶质量，精确至0.01g。整个测定要求在90min内完成，计算出吸油量。

白度：采用白度测定分析仪进行测定，该仪器用于测量物体表面的兰光白度，技术性能符合JB/T9327-1999白度计标准，测定结果数码显示。

BET：采用BET比表面积测试仪进行测定。

表1：实施例1-3和对比例1-5所得轻质碳酸钙的性能测试结果；

	吸油量ml/100g	白度	BET(m<sup>2</sup>/g)
				实施例1	198	96	27.5
实施例2	193	96	26.4
				实施例3	191	96	26.7
对比例1	85	90	27.2
				对比例2	89	88	27.4
对比例3	86	91	27.1
				对比例4	92	89	27.3
对比例5	77	86	27.1

由以上测试数据可以知道，本发明中通过制备过程中氧化铈和氧化钇的加入，可以显著提升轻质碳酸钙的吸油量和白度。且将氧化铈或者氧化钇中任意一种替换或者去除均会对轻质碳酸钙的吸油量和白度造成较大的影响。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种活性轻质碳酸钙的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、将石灰石粉碎研磨至0.2~0.5mm后，在750~780℃的煅烧温度下负压煅烧50~75min，煅烧过程中通入氧气，得到氧化钙粉末；

B、将氧化钙粉末粉碎至10~50μm，加入热水中消化，加水稀释并加入少量的氧化铈和氧化钇；高速搅拌均匀后配制成质量分数为0.1~0.3%的氢氧化钙悬浊液；

2.如权利要求1所述的活性轻质碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述的步骤A中，所述的负压条件为-100~-50KPa。

3.如权利要求1所述的活性轻质碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述的步骤B中，所述的氧化铈和氧化钇的加入量分别为氧化钙加入量的0.08~0.12%和0.01~0.02%。

4.如权利要求1所述的活性轻质碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述的氧化铈和氧化钇的质量比为6~10：1。

5.如权利要求1所述的活性轻质碳酸钙的制备方法，其特征在于，所述的步骤C中，所述的二氧化碳气流量为25~35L/min。