[發明專利]利用低品位石灰石活化罐活化制備超細活性納米碳酸鈣的方法

無效

• 申請號: 200810071291.8
• 申請日: 2008-06-28
• 公開（公告）號: CN101318685A
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發明（設計）人: 林積梁;謝文清;黃文德;羅偉;肖坤明
• 申請（專利權）人: 福建省萬旗非金屬材料有限公司
• 主分類號: C01F11/18
• 分類號: C01F11/18
• 代理公司: 福州元創專利代理有限公司
• 代理人: 蔡學俊;吳欽緣

技術領域

本發明涉及無機粉體的制備方法，具體說涉及利用低品位石灰石采用活化罐活化制備超細活性納米碳酸鈣的方法。

技術背景

納米技術自20世紀80年代出現以來，其基礎理論研究和在新材料開發中的應用研究均得到了快速發展，并且在傳統材料、醫療器材、電子設備、涂料、塑料等行業得到了廣泛的應用。納米科技已成為21世紀材料科學領域內關注的熱點問題，納米新材料的開發研究工作已被眾多國家和地區列入科技發展戰略，全球納米新材料研究的投資總額呈逐年上升的態勢。近年我國納米技術發展迅速，利用納米技術進行納米復合、塑料、橡膠和纖維的改性、納米功能涂層材料的設計和應用，以及納米材料在能源和環保等方面的應用開發已在我國興起。據德國納米專家預測到2010年，納米技術的經濟影響力將達到1萬億美元，2015年將超過2萬億美元。紐約一家納米技術咨詢公司預測，到了2014年，納米技術衍生產品的價值將高達2.6萬億美元，占全球制造產品總值的15％。

碳酸鈣作為最重要的無機粉體之一，其具有價格低廉、無毒、無刺激性、白度高等優點，廣泛應用于橡膠、塑料、造紙、食品、醫藥等行業。隨著社會經濟的發展，橡膠、塑料、造紙等行業對于優質原材料的需求日益增強。預計“十一五”期間，我國納米碳酸鈣的年需求增速將保持在20％左右，2008年需求量將超過52萬噸，2010年需求量將達到75萬噸。因此，利用納米技術生產納米碳酸鈣，從而生產出符合社會需求的產品是廣大生產廠商的發展之路，更是廣大用戶的需要。

目前，國際上制備超細鈣類無機粉體的技術以日本的工藝控制技術和德國等歐洲國家以添加助劑為代表。

前一種技術依據碳酸鈣反應過程的動力學和熱力學原理，通過調節反應過程的溫度、固相濃度、氣體流量等工藝參數的變化，從而達到控制碳化反應速度的目的。根據碳酸鈣結晶過程中的不同階段，控制其不同的反應速度，最終使碳酸鈣的一次粒徑達到100nm以下，并保證晶體界面生長完整，具有良好的分散性能。

后一種技術是依靠添加各種有機或無機助劑，在碳化反應過程中提高CO₂的溶解度，從而提高液相中CO₃^2-的過飽和度，促使結晶過程中晶核形成速度加快，有利于納米碳酸鈣粒子的產生；或添加無機電解質、表面活性劑等助劑，通過“雙電層”及有機吸附層的“位阻效應”對碳酸鈣晶體進行分散，抑制晶體長大，最終形成粒徑分布均勻的納米粒子，并具有良好的分散性能。

國內企業基本以這兩種技術為主，更多地采用后一種技術。兩種技術在工藝上存在較大區別，前一種工藝較為復雜，設備投資大，生產成本低，產品質量相對較為穩定；后一種工藝簡單，增加一定量的助劑成本，質量較難控制。隨著碳酸鈣行業的不斷發展，兩種技術將不斷地融合，碳化工藝更具多樣性，產品的功能也會隨之細分，品種將會更多。

碳酸鈣活化主要有濕式活化和干式活化兩種方法。干式活化只能對一些微米或亞微米的粉體顆粒進行包覆處理。納米碳酸鈣主要采用濕式活化，活化配方以脂肪酸類表面活性劑主體，活化工藝與設備都較為簡單，活化機理極為復雜，它涉及了有機化學、無機化學、表面化學、膠體化學、高分子化學等學科，是一個綜合性很強的邊緣學科。日本在表面活化處理技術方面處于較為領先的地位，形成以脂肪酸、樹脂酸為主的功能化改性產品。目前，表面處理配方已從單一的表面活性劑向復合型配方轉變，使產品的分散性能和適用性能進一步提高。

脂肪酸活化又分為皂化活化和非皂化活化兩種方法，一般的生產企業都采用完全皂化的脂肪酸鹽進行活化，在活性劑配制過程中消耗能量較多，而且由于皂化后脂肪酸鹽具有一定的溶解性，壓濾過程中易造成部分表面活性劑流失損耗。非皂化工藝是將脂肪酸制成乳液進行活化處理，能耗低、吸附較為穩定，同時處理后的產品在親水疏油性能上略勝一籌。

隨著碳酸鈣應用行業不斷變化和發展，對納米碳酸鈣的功能提出了更高的要求，促使納米碳酸鈣的主含量也在逐漸發生變化，同時人們對納米碳酸鈣的認識上升到了新的高度，逐步將其視為一種復合型改性材料加以應用。國內已將碳酸鈣直接與氯乙烯單體“原位聚合”成一種新型合成材料進行運用，并在山西太化股份公司實現了工業化生產。河北科技大學也正在研究以硅材料對碳酸鈣進行復合的新型功能性填料。

發明內容

本發明的目的是利用低品位石灰石，采用活化罐活化生產超細功能鈣類無機粉體材料的方法。

為實現本發明所采用的技術方案為：

1、將低品位石灰石進行煅燒與破碎，制成氧化鈣。