[發(fā)明專利]一種納米無(wú)水硫酸鈣的制備工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410226411.2
• 申請(qǐng)日: 2014-05-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103964484A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾維興
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南恒光科技股份有限公司
• 主分類號(hào): C01F11/46
• 分類號(hào): C01F11/46;B82Y30/00
• 代理公司: 長(zhǎng)沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 魏娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開(kāi)了一種納米無(wú)水硫酸鈣的制備工藝，屬于納米粉體材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

1、超細(xì)粉體補(bǔ)強(qiáng)材料：

炭黑、白炭黑、納米碳酸鈣被稱為三大超細(xì)粉體補(bǔ)強(qiáng)材料，廣泛應(yīng)用橡膠、塑膠、粘合劑、涂料、油墨等行業(yè)，起到填充與補(bǔ)強(qiáng)的雙重功效。炭黑的補(bǔ)強(qiáng)效果最好，制備成本高；白炭黑分為氣相白炭黑與沉淀白炭黑，國(guó)內(nèi)沉淀白炭黑居多，沉淀白炭黑的補(bǔ)強(qiáng)效果接近炭黑，制備成本偏低；納米碳酸鈣的補(bǔ)強(qiáng)與白炭黑相比，相差較遠(yuǎn)，但制備成本最低、市場(chǎng)價(jià)格最低，是近年來(lái)超細(xì)粉體補(bǔ)強(qiáng)材料發(fā)展最快的粉體材料。2013年國(guó)內(nèi)炭黑產(chǎn)能超過(guò)350萬(wàn)噸，產(chǎn)品銷售價(jià)格一般高于6000元/噸；白炭黑超過(guò)150萬(wàn)噸，銷售價(jià)格一般高于4000元/噸；納米碳酸鈣超過(guò)100萬(wàn)噸，銷售價(jià)格一般高于1600元/噸。

炭黑、白炭黑的制備成本高，產(chǎn)品品質(zhì)好，屬于高能耗產(chǎn)品；納米碳酸鈣制備成本低，補(bǔ)強(qiáng)性能不及炭黑與白炭黑產(chǎn)品。從單位產(chǎn)值能耗來(lái)分析，炭黑、白炭黑、納米碳酸鈣都是高能耗的產(chǎn)品。炭黑、白炭黑經(jīng)歷了50年的大發(fā)展，納米碳酸鈣也經(jīng)歷了近20年的大發(fā)展，人們很難再?gòu)慕档彤a(chǎn)品制備成本與提高產(chǎn)品品質(zhì)的雙重角度來(lái)進(jìn)一步完善其生產(chǎn)工藝技術(shù)。

生產(chǎn)高性能、低能耗、低成本的替代品是工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。研究需要站在整個(gè)超細(xì)粉體補(bǔ)強(qiáng)材料發(fā)展的一個(gè)開(kāi)放式的角度來(lái)考慮問(wèn)題，跳出現(xiàn)有三大超細(xì)粉體補(bǔ)強(qiáng)材料的圈子，開(kāi)發(fā)一種新型的納米粉體材料。該新型的納米粉體材料具有廉價(jià)性、低碳性與高補(bǔ)強(qiáng)性，可以替代更多現(xiàn)有的炭黑、白炭黑、納米碳酸鈣等超細(xì)粉體補(bǔ)強(qiáng)材料，成為新一代的超細(xì)粉體補(bǔ)強(qiáng)材料產(chǎn)品，將整個(gè)超細(xì)粉體補(bǔ)強(qiáng)材料產(chǎn)業(yè)低碳化與高品位化，并推動(dòng)相關(guān)應(yīng)用行業(yè)的低碳化與低成本化發(fā)展。該新型納米粉體材料的研發(fā)成功與實(shí)施工業(yè)化生產(chǎn)將具有巨大的經(jīng)濟(jì)意義。

2、石膏粉體材料產(chǎn)業(yè)：

石膏(即硫酸鈣)產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了近50年的大發(fā)展，石膏礦粉主要應(yīng)在水泥、建材行業(yè)，產(chǎn)品廉價(jià)，附加值低。與碳酸鈣行業(yè)中的納米碳酸鈣相比，不存在納米無(wú)水硫酸鈣之類的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)與商業(yè)化的產(chǎn)品，可以說(shuō)納米無(wú)水硫酸鈣在工業(yè)化生產(chǎn)領(lǐng)域與市場(chǎng)銷售領(lǐng)域現(xiàn)在是一片空白，還是停留在實(shí)驗(yàn)室制備的初步階段。

近二十年來(lái)國(guó)內(nèi)外的研發(fā)機(jī)構(gòu)與團(tuán)體一直注重于硫酸鈣晶須即石膏晶須的研究開(kāi)發(fā)，存在對(duì)硫酸鈣晶須研究得過(guò)多、對(duì)納米硫酸鈣研究得過(guò)少的現(xiàn)象。技術(shù)與市場(chǎng)的調(diào)查表明：采用現(xiàn)有的制備技術(shù)制備的硫酸鈣晶須成本高，現(xiàn)有的硫酸鈣晶須產(chǎn)品的市場(chǎng)銷售價(jià)格一般高于4000元/噸，有的甚至高于炭黑的價(jià)格，其補(bǔ)強(qiáng)性能不如白炭黑、炭黑之類的傳統(tǒng)超細(xì)粉體補(bǔ)強(qiáng)材料，未能得到廣大應(yīng)用客戶的認(rèn)可。十年來(lái)硫酸鈣晶須產(chǎn)品的市場(chǎng)未得到有效的開(kāi)拓與壯大，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)硫酸鈣晶須的廠家屈指可數(shù)。硫酸鈣晶須的發(fā)展與市場(chǎng)開(kāi)拓和納米碳酸鈣粉體材料相比，相差甚遠(yuǎn)。硫酸鈣晶須產(chǎn)品的市場(chǎng)實(shí)踐證明：硫酸鈣晶須產(chǎn)品很難成為超細(xì)粉體補(bǔ)強(qiáng)材料行業(yè)的主流產(chǎn)品，繼續(xù)往硫酸鈣晶須方向發(fā)展不會(huì)獲得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

3、納米硫酸鈣：

納米硫酸鈣是石膏粉體材料行業(yè)研發(fā)的一個(gè)小分支。納米硫酸鈣有結(jié)晶水的納米硫酸鈣與納米無(wú)水硫酸鈣之分，一般的納米硫酸鈣是指納米無(wú)水硫酸鈣。

國(guó)內(nèi)硫酸鈣或石膏礦資源豐富、優(yōu)質(zhì)，硫酸鈣粉體材料和碳酸鈣粉體材料一樣，可以廣泛地應(yīng)用于有機(jī)高分子材料制品領(lǐng)域，起到填充或補(bǔ)強(qiáng)的功效。根據(jù)無(wú)機(jī)粉體材料產(chǎn)品在有機(jī)高分子材料制品中的補(bǔ)強(qiáng)實(shí)驗(yàn)，表明同等粒徑分布的無(wú)水硫酸鈣粉體與重質(zhì)碳酸鈣粉體相比，無(wú)水硫酸鈣粉體材料的填充性能要優(yōu)于重質(zhì)碳酸鈣粉體產(chǎn)品，可以推論同等粒度分布的納米無(wú)水硫酸鈣的補(bǔ)強(qiáng)與填充性能要高于納米碳酸鈣產(chǎn)品。近二十年來(lái)碳酸鈣行業(yè)的高檔產(chǎn)品即納米碳酸鈣產(chǎn)品得到了空前的發(fā)展，在使用領(lǐng)域越來(lái)越多地替代更多的炭黑、白炭黑產(chǎn)品，不斷在擠壓炭黑、白炭黑市場(chǎng)，納米無(wú)水硫酸鈣產(chǎn)品卻未見(jiàn)工業(yè)化生產(chǎn)與產(chǎn)品商業(yè)化的報(bào)道。技術(shù)與市場(chǎng)調(diào)查表明納米無(wú)水硫酸鈣未見(jiàn)工業(yè)化生產(chǎn)與商業(yè)化的主要因素為：

(1)、采用的原材料生產(chǎn)成本高：

現(xiàn)有技術(shù)中的納米無(wú)水硫酸鈣一般都是采用可溶的鈣鹽如氯化鈣和可溶的硫酸鹽如硫酸鈉為原料制備，這與采用廉價(jià)的石灰石資源來(lái)生產(chǎn)納米碳酸鈣，制備成本明顯偏高。

(2)采用高成本的制備工藝技術(shù)：