【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于無機材料制備領域，涉及一種高比表面積、高分散、高純納米碳酸鈣及其制備方法。
技術介紹
1、納米碳酸鈣是一種白色無毒的無機粉體，具有納米材料的小尺寸效應，常用作填料或添加劑填充于塑料、膠粘劑、涂料、油漆、橡膠、化妝品等。
2、納米碳酸鈣的制備過程在國內以鼓泡碳化為主，利用co2在ca(oh)2懸浮液中沉淀結晶獲得納米級的細微顆粒。針對納米碳酸鈣的研究主要針對性能優化，如顆粒的細度、分散性、產品的純度等。納米碳酸鈣的鼓泡碳酸化，其機理還沒有形成統一的認識，沉淀碳酸鈣(含納米碳酸鈣)遵循非經典成核理論，按日本白石工業株式會社hiroaki?imai的研究結果，納米碳酸鈣的結晶形成在碳化初期以線性體的形式存在，隨著反應進行，線性體逐漸長大變粗，伴隨著團簇在一塊的情形，到了反應末期，線性體裂解形成納米顆粒。這與我們研究發現相仿。根據我們的研究認識，鼓泡碳酸化法制備納米碳酸鈣的過程基本規律是礦石經過煅燒后形成石灰，其中石灰含有氧化鈣，還有氧化鎂、氧化硅、氧化鐵、氧化鋁等雜質，石灰消化于水中后，形成細微的氫氧化鈣和氫氧化鎂，而硅、鋁、鐵，大多數在煅燒時就比較穩定，混雜于沙石中，過篩精制可除掉大部分硅、鋁、鐵等雜質。然而，鎂在消化過程與鈣一樣，會逐漸形成氫氧化物，伴隨懸浮液碳酸化整個過程。氫氧化鈣懸浮液在碳酸化過程，逐漸形成線性體，線性體逐漸長大，最終在碳化末期斷鏈分解成立方狀的納米顆粒。在碳酸化末期，體系中的鈣反應完全變成碳酸鈣后，氫氧化鎂參與反應形成碳酸鎂，若進一步過碳化，碳酸鎂會形成易溶解的碳酸氫鎂。白石工業株式
3、(1)camg(co3)2—>cao+mgo+2co2↑
4、(2)cao+h2o-ca(oh)2↓
5、(3)mgo+h2o-mg(oh)2↓
6、(4)ca(oh)2+co2-caco3↓+h2o
7、(5)mg(oh)2+co2+h2o-mg(hco3)2
8、其中反應(5)是反應(4)結束后才劇烈進行，所形成的mg(hco3)2是易溶的。
9、對于沉淀碳酸鈣的純度，在沉淀碳酸鈣的研究中，大多數以低濃度的ca(oh)2(飽和溶液或更低)為研究基礎，以碳酸鈉或碳酸氫鈉等為碳源，結晶形成碳酸鈣，這些方法所得到的碳酸鈣純度都比較低，因為鈉離子的存在附著在碳酸鈣表面，難以通過分離的方式除雜等方式使純度提升。相對于復分解法和苛化法，采用二氧化碳為碳源的鼓泡碳酸化和氣提式等方式，位引入其他雜質元素，是納米碳酸鈣純度的有效保障方法。納米碳酸鈣制備過程純度提升在石灰漿精制階段屬于物理方法，而在末期，鎂在過碳化進入液相，屬于化學方法。無機鹽工業第37卷第2期白云山，劉太宏，劉振提到，銨鹽可增加氧化鎂的浸出率，為了進一步促進鎂溶解，可在消化階段加入適當的銨鹽，使鎂更容易溶解，增加鎂離子的浸出率，而對鈣離子影響不大。另外，銨對納米碳酸鈣的純度是有影響的，但銨鹽是易分解的，在后續烘干可使銨鹽分解，純度提升。
10、對于納米碳酸鈣的比表面積，因其結晶過程遵循非經典成核，碳化初期顯得尤其重要。氫氧化鈣與二氧化碳反應，產物形成大量線性體而形成絮凝體，絮凝體的平均粒徑隨線性體的濃度增大而增大。為了獲得更大濃度的線性體，需要反應初期大量的成核，即有大量的鈣離子分布與液相中。氫氧化鈣的溶解度隨溫度降低而升高，二氧化碳隨溫度的降低，溶解度也增大，這為碳化形成高比表面積納米碳酸鈣提供依據。此外，jones等(1992)研究了液體混合速率對石灰水溶液中碳酸鈣沉淀過程中平均晶體尺寸的影響，他們觀察到平均晶體尺寸隨著攪拌速率的增加而增加。所以，低溫、高轉速是納米碳酸鈣大量成核形成高比表面積的關鍵控制方法。然而，隨著比表面積越高，線性體表面電位的不平衡，在顆粒表面扭結部位吸引碳酸鈣前驅體結晶成核，使線性體變粗，為了抑制前驅體與成核相的再結晶作用，降低線性體周圍鈣離子的濃度是一個減少前驅體成核的有效途徑。
11、中國專利cn?202311842483一種利用富鈣尾礦制備高純度微米碳酸鈣的方法，利用nh4cl作為浸出劑，將尾礦中的鈣溶解，實現co2的捕集封存，形成微米級碳酸鈣。該方法實現了尾礦的利用，但碳酸鈣封存過程勢必產生氯化物，純度難以保證。
12、中國專利cn202010644465一種水性涂料用的納米碳酸鈣的制備方法，采用果糖和半乳糖作晶型控制劑，制備納米碳酸鈣，采用硬脂酸鈣和氨水控制形貌，還添加了多羥基脂肪酸酰胺和十六烷基苯磺酸鈉對納米碳酸鈣進行表面改性，在高達95℃下碳化，比表面積高達110m2/g，有待商榷。此外，過多的添加劑，純度會相對較低。
13、中國專利cn202311590354一種高純納米碳酸鈣的制備方法，將電石渣或鋼渣與氯化銨溶液混合，浸取后，然后固液分離，得到浸取液；將浸取液使用氨水調節ph并加入硫酸鹽、氯化物、檸檬酸等，進行碳化反應，再表面改性得到高純納米碳酸鈣。該方法理論上純度不會很高，碳化反應溫度20-35℃，比表面積不會很高。
14、中國專利cn201710739711一種高純碳酸鈣的制備方法，將礦石磨成200目粉末，置于銨鹽溶液浸出，用水吸收生成的二氧化碳和氨氣得到碳酸氫銨和氨水混合液以及鈣鹽溶液，將鈣鹽溶液與碳酸氫銨和氨水混合溶液反應，得到高純碳酸鈣產品。該方法所用碳酸來源于礦石，產率較低，銨鹽在高溫下分解難以吸收利用，難以產業化。
15、中國專利cn202211009977高純碳酸鈣的制備方法，以含鎂碳酸鹽礦物為原料，浸取出高純氯化鈣，以含鎂碳酸鹽礦物中的鎂元素，合成出高純三水碳酸鎂晶體，然后利用元素置換反應合成出高純碳酸鈣產品。該方法過程鈣轉為氯化物，后續氯元素的殘留會影響碳酸鈣的純度，經多次洗滌后才把氯元素去除，方法較為繁瑣。
16、中國專利cn202310770474一種利用磷石膏制備高純度碳酸鈣的方法，將磷石膏粉水洗后與碳酸氫銨溶液得到硫酸銨母液和含鈣固體，含鈣固體與鹽酸反應得純凈氯化鈣溶液。純凈氯化鈣溶液與通有二氧化碳和氨水形成的碳酸銨溶液反應形成高純度碳酸鈣。該方法步驟繁瑣，副產物多難以控制晶型。
17、中國專利cn202310421145一種以牡蠣殼為原料的高純碳酸鈣制備方法，以本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種高比表面積、高分散、高純納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的高比表面積、高分散、高純納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于，步驟S1中石灰石與水的比例為1:4-7。
3.根據權利要求1所述的高比表面積、高分散、高純納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于，步驟S2中所用的銨鹽包括碳酸銨、碳酸氫銨，銨鹽或氨水單獨使用或復配使用，用量相對氫氧化鈣1-5％。
4.根據權利要求1所述的高比表面積、高分散、高純納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于，步驟S4中濃縮石灰漿用量8-10kg。
5.根據權利要求1所述的高比表面積、高分散、高純納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于，步驟S4中溫度控制16-20℃，攪拌速率800-1500r/min、二氧化碳濃度30-35％，二氧化碳流量1.8-3.0m3/h。
6.根據權利要求1所述的高比表面積、高分散、高純納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于，步驟S4中碳化同時，泵入水16-20kg，泵入速率400-500ml/min。
7.根據權利要求1所述的高比表面積、
8.根據權利要求1所述的高比表面積、高分散、高純納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于，步驟S7中硬脂酸用量2.5-3.0％。
9.根據權利要求1所述的高比表面積、高分散、高純納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于，步驟S7中表面改性溫度60-70℃，表面改性時間30-60min。
10.一種根據權利要求1-9任一項所述方法制備的高比表面積、高分散、高純納米碳酸鈣。
...【技術特征摘要】
1.一種高比表面積、高分散、高純納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的高比表面積、高分散、高純納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于，步驟s1中石灰石與水的比例為1:4-7。
3.根據權利要求1所述的高比表面積、高分散、高純納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于，步驟s2中所用的銨鹽包括碳酸銨、碳酸氫銨，銨鹽或氨水單獨使用或復配使用，用量相對氫氧化鈣1-5％。
4.根據權利要求1所述的高比表面積、高分散、高純納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于，步驟s4中濃縮石灰漿用量8-10kg。
5.根據權利要求1所述的高比表面積、高分散、高純納米碳酸鈣的制備方法，其特征在于，步驟s4中溫度控制16-20℃，攪拌速率800-1500r/min、二氧化碳濃度30-35％，二氧...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李仁才，楊愛梅，何立軍，李華宇，陸強典，李文協，黃媛珍，文慶福，朱勇，
申請(專利權)人：廣西華納新材料股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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