[發(fā)明專利]一種在醇-水混合體系中制備超微細(xì)無定形碳酸鈣的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611013522.0
• 申請(qǐng)日: 2016-11-17
• 公開（公告）號(hào): CN108069451B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹應(yīng)武;孔祥波;孫瑞;任毅華;吐松;葉李藝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué);北京紫光英力化工技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): C01F11/18
• 分類號(hào): C01F11/18;B82Y30/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種在醇?水體系中可大規(guī)模、簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)超微細(xì)無定形碳酸鈣的新工藝。本發(fā)明提出了，以電石渣、氫氧化鈣、氯化鈣為鈣源，在醇水體系中，快速制備無定形碳酸鈣的通用新工藝方法。該方法不但很好地解決了無定形超微細(xì)碳酸鈣工業(yè)合成和穩(wěn)定保存的難題，而且使電石渣、氯化鈣、煙道氣等工業(yè)廢物得到了很好的利用。本發(fā)明環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及原材料生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。具體而言，本發(fā)明涉及了一種在醇-水體系中可大規(guī)模簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)超微細(xì)無定形碳酸鈣的方法。

背景技術(shù)

碳酸鈣是廣泛應(yīng)用于造紙、塑料、橡膠、建筑材料、日用化工等行業(yè)中的無機(jī)粉體材料，用量和應(yīng)用領(lǐng)域還在逐漸增大。2011年，全世界碳酸鈣的生產(chǎn)量為7000萬噸，中國(guó)的產(chǎn)量為700萬噸，而到了2015年，中國(guó)的碳酸鈣總產(chǎn)量達(dá)到了1200萬噸。然而，快速發(fā)展的我國(guó)碳酸鈣行業(yè)依然存在著以下問題：

1、產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，多采用石灰碳化工藝，粉塵污染嚴(yán)重，二氧化碳排放量高，品種單一。

2、碳酸鈣低質(zhì)同質(zhì)化嚴(yán)重，缺乏高品質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)技術(shù)，品種、規(guī)格少，產(chǎn)品白度、細(xì)度低，不能滿足高品質(zhì)需求。

3、我國(guó)每年數(shù)千萬噸的電石渣、氯化鈣等副產(chǎn)資源沒有得到很好應(yīng)用。開發(fā)和充分利用電石渣或氯化鈣等工業(yè)廢渣及煙道氣中的二氧化碳等富含二氧化碳的廢氣，開發(fā)超微細(xì)、高品質(zhì)碳酸鈣的生產(chǎn)新工藝，對(duì)于減碳、推行循環(huán)經(jīng)濟(jì)及推動(dòng)碳酸鈣及其應(yīng)用行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步意義重大。

常見的工業(yè)輕質(zhì)碳酸鈣的主要生產(chǎn)方法有碳化法、氯化銨法和苛化法幾種，氯化鈣法也是生產(chǎn)納米碳酸鈣的方法之一。其中碳化法又分為間歇碳化法、連續(xù)噴霧法、超重力法。這些現(xiàn)有的生產(chǎn)方法存在產(chǎn)品質(zhì)量難控制，很難獲得超細(xì)且粒徑均勻的晶體，能耗大及產(chǎn)品質(zhì)量難以提高等問題。具體工藝如下：

碳化法：

氯化銨法：

氯化鈣法

CaCl₂+Na₂CO₃→CaCO₃+2NaCl

蘇爾維(Solvay)法----碳酸氫鈉產(chǎn)業(yè)的副產(chǎn)物

日本的納米碳酸鈣在輕質(zhì)碳酸產(chǎn)品中的比例已超過70％，而我國(guó)還不到5％，而且大部分產(chǎn)品品質(zhì)難以達(dá)到進(jìn)口產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

碳酸鈣有6種晶形：無定形碳酸鈣(ACC)、方解石、文石、球霰石、單水碳酸鈣、六水碳酸鈣。其中的無定形碳酸鈣是轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌妓徕}晶體的前驅(qū)體。如能夠根據(jù)無定形碳酸鈣的各向同性和可轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)開發(fā)出可大規(guī)模、簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)技術(shù)，以及既可穩(wěn)定保存，又能順利轉(zhuǎn)化的超微細(xì)無定形碳酸鈣產(chǎn)品將很有價(jià)值。

無定形碳酸鈣在生物體內(nèi)可與生物中的有機(jī)質(zhì)相互作用，緩慢生長(zhǎng)成各種形貌的單晶碳酸鈣。目前對(duì)無定形碳酸鈣的研究還停留在模擬生物體的仿生礦化過程，尚無可工業(yè)化生產(chǎn)的方法，主要通過以下幾種實(shí)驗(yàn)室途徑制備：

1、以氯化鈣和碳酸鈉為原料，通過低溫快速混合，快速分離得到無定形碳酸鈣。此種方法要求反應(yīng)和分離時(shí)間短，大規(guī)模生產(chǎn)的難度大，且無法避免無定形碳酸鈣繼續(xù)轉(zhuǎn)化為其它晶形，無法獲得單一無定形碳酸鈣，且難以穩(wěn)定保存。

2、研究發(fā)現(xiàn)中在制備碳酸鈣的溶液體系中加入聚天冬氨酸、有機(jī)高分子等大分子模板或硅酸鈉、鎂離子等無機(jī)離子可抑制無定形碳酸鈣轉(zhuǎn)化，具有穩(wěn)定作用。但這種極其緩慢的仿生礦化制備方式控制困難，形成時(shí)間長(zhǎng)，效率很低，不適合工業(yè)生產(chǎn)。