[發(fā)明專利]一種高純碳酸鈣的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710739711.4
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107285362A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發(fā)明（設計）人: 董慶國;閆平科;張旭;劉宏梅
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: C01F11/18
• 分類號: C01F11/18
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權代理有限公司21109
• 代理人: 趙嬛嬛

技術領域

本發(fā)明屬于無機化工領域，具體涉及一種高純碳酸鈣的制備方法。

背景技術

碳酸鈣作為填料廣泛應用于橡膠、油墨、塑料、造紙、食品、電子等領域。而細粒徑、高純度的碳酸鈣能有效提高產(chǎn)品的填充性能和外觀，是高品質碳酸鈣的發(fā)展趨勢。

目前生產(chǎn)碳酸鈣的主要方法有化學沉淀法、銨鹽-氨循環(huán)法，化學沉淀法是基于碳化原理，工藝過程為先煅燒石灰石或大理石原料，再加水消化得到石灰乳，在攪拌的條件下向石灰乳中通入二氧化碳碳化，得到碳酸鈣沉淀，經(jīng)過濾、干燥得到產(chǎn)品。該方法中不溶性雜質在消化過程會混入石灰乳中，造成產(chǎn)品純度下降，且高溫焙燒下能耗較高。

申請?zhí)枮?01010156418.3的中國專利公開了一種氯化銨浸出銨碳化法生產(chǎn)碳酸鈣的物料循環(huán)利用方法。該方法采用的為銨鹽-氨循環(huán)法生產(chǎn)碳酸鈣，工藝包括如下步驟：1)粗石灰粉和氯化銨反應得到二氧化碳氣體和氨水與氯化鈣的混合溶液；2)步驟1)中氨水和氯化鈣溶液抽濾后與同一步驟中二氧化碳反應，得到碳酸鈣和氯化銨，過濾洗滌得到碳酸鈣產(chǎn)品和氯化銨溶液，銨鹽溶液進入下一個循環(huán)周期。該工藝中并未說明氯化銨浸出石灰粉的反應條件，而銨鹽與碳酸鈣在常壓條件下幾乎不發(fā)生反應，只有在高溫下加熱固體混合物或者通過加壓來促進反應的發(fā)生，但高溫下銨鹽已分解或者揮發(fā)，反應難以進行，導致最終碳酸鈣的產(chǎn)率不會太高。

此外，白云山等人(氨浸法由白云石制備高純度碳酸鈣和氧化鎂[J].無機鹽工業(yè),2005,37(2):27-29)公開了一種氨浸法制備碳酸鈣：將白云石煅燒后，加入氯化銨，浸出氧化鈣得到鈣鹽和氨水的混合溶液，溶液經(jīng)抽濾后通入二氧化碳氣體，得到碳酸鈣沉淀，過濾洗滌后得到碳酸鈣產(chǎn)物。但該方法需要高溫下煅燒碳酸鈣使其分解，能耗較大，并且溶液中含有濃氨水，會污染環(huán)境，如果處理不當還會影響生產(chǎn)過程。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種高純碳酸鈣的制備方法。本發(fā)明的技術方案為：

一種高純碳酸鈣的制備方法，包括以下步驟：

(1)將碳酸鈣礦石原料磨礦，分級得到-200目礦石粉末；

(2)將礦石粉末置于銨鹽溶液一中減壓浸出，浸出過程中用水吸收生成的二氧化碳和氨氣氣體得到碳酸氫銨和氨水的混合溶液；

(3)將減壓浸出結束后的混合液過濾后得到鈣鹽溶液；

(4)將鈣鹽溶液與碳酸氫銨和氨水的混合溶液混合進行復分解反應，反應完成后過濾得到碳酸鈣沉淀和銨鹽溶液二，將碳酸鈣沉淀洗滌并干燥后得到高純碳酸鈣產(chǎn)品，將銨鹽溶液二回收套用至步驟(2)中。

進一步地，所述碳酸鈣礦石原料為石灰石、大理石、方解石或者白云石中的一種。

進一步地，所述步驟(2)的減壓浸出條件為：所述銨鹽溶液一為硝酸銨或氯化銨溶液，濃度為2～6mol/L，所述銨鹽溶液一中的銨離子與礦石粉末中的鈣離子摩爾比為2～6:1，反應溫度為70～95℃，反應壓力為0.3～0.02atm，攪拌速度為180～600rpm，反應時間為1.5～4h。

進一步地，所述高純碳酸鈣產(chǎn)品的純度≥99.5％。

本發(fā)明的原理為：

首先，將含有雜質的碳酸鈣礦石原料與銨鹽在加熱、攪拌及減壓條件下反應，反應方程式如下：

CaCO₃+2NH₄Cl＝CaCl₂+2NH₃↑+CO₂↑+H₂O[1]

CaCO₃+2NH₄NO₃＝Ca(NO₃)₂+2NH₃↑+CO₂↑+H₂O[2]

反應[1]和[2]為可逆反應，依條件不同反應平衡進行的程度不同，在本反應條件下，隨著反應生成的氨氣與二氧化碳氣體不斷溢出并被水吸收，反應向正向進行，反應完畢恢復常壓，少量殘余的氨氣和二氧化碳立即與氯化鈣或硝酸鈣逆向反應被消耗，不會帶來氨氣污染。此外，采用細磨、篩分選取出的-200目礦粉進行減壓浸出，由于該粒度的礦粉比表面積大，能有效加快反應速率。

氨氣與二氧化碳氣體用水吸收，反應得到碳酸氫銨和氨水的混合溶液，反應方程式如下：

NH₃+CO₂+H₂O＝NH₄HCO₃[3]