[發明專利]一種制備球霰石型碳酸鈣的方法

在審

• 申請號: 202011096534.0
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112110469A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 趙穎穎;袁俊生;王軍;宋靖釗;紀志永;王士釗;李非;郭小甫
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: C01F11/18
• 分類號: C01F11/18
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明涉及一種制備球霰石型碳酸鈣的方法，所述方法包括：(1)混合石灰石與氯化銨，然后依次進行研磨與焙燒，得到焙砂；(2)浸取步驟(1)所得焙砂，固液分離后得到氯化鈣浸出液；(3)混合表面活性劑與步驟(2)所得氯化鈣浸出液，然后通入二氧化碳與氨氣以進行碳化處理，碳化完全后進行固液分離，得到球霰石型碳酸鈣。本發明利用石灰石和氯化銨作為原料生產球霰石型碳酸鈣，并在碳化過程中加入表面活性劑，一方面可處理純堿工業中大量堆積的氯化銨副產物，實現過剩資源的高值化利用；另一方面所生產的球霰石型碳酸鈣形狀可控，所得碳酸鈣粒徑大小均一，晶體表面具有良好的疏水性，從而大幅度拓寬碳酸鈣的應用領域。

技術領域

本發明屬于無機鹽材料技術領域，涉及碳酸鈣的制備方法，尤其涉及一種制備球霰石型碳酸鈣的方法。

背景技術

碳酸鈣作為一種基本的化工原料，主要分為方解石、文石和球霰石三種晶型，被廣泛地應用于水泥、涂料、塑料、造紙等行業。特別是球霰石型碳酸鈣由于具有較大的比表面積、較高的溶解性和分散性能以及較小的比重，可以有效地提高紙張的涂布性能和塑料、涂料、油墨、紙張等的填充性能，改善目標產品的物理性能、光澤度、流動性和印刷性能。

目前許多科研人員開展了球霰石型碳酸鈣的制備研究，所采用的方法包括氣-液混合法、單分子膜法、模板劑法等。但是基本都存在原料成本高、制備條件復雜、產品形態不易控制、粒徑不統一、晶體表面親水性較強等問題。

此外，近年來隨著純堿工業的不斷發展，副產物氯化銨的產量也逐年上升，大量堆積的廉價氯化銨嚴重制約了純堿企業的發展。因此，處理大量堆積的氯化銨并采取適宜的工藝生產高附加值產品具有重要意義。以石灰石和氯化銨作為原料生產不同性質不同用途的碳酸鈣產品便可在一定程度上緩解當前氯化銨堆積的問題，從而實現變廢為寶，具有較大的工業研究價值和理論意義。

CN101823729A公開了一種制備普通活性碳酸鈣系列產品聯產氯化銨的方法。利用銨碳化法，循環利用前后反應的產物作為反應物，不僅投資小、成本低，而且生產簡單、產量大；在聯產氯化銨的同時還可以產出各種細度的活性碳酸鈣，產生較高的經濟效益。但是該制備方法中未詳細說明反應的具體條件，并且所制備的碳酸鈣產品種類混雜，無法實現選擇性產出球霰石型碳酸鈣。

CN1025555C公開了一種制造晶體碳酸鈣的方法，利用氯化銨飽和溶液和固體氯化銨分解石灰石，凈化所產生的氯化鈣并回收由反應產物氨、二氧化碳和水反應所轉化生成的碳酸氫銨和氫氧化銨。最后使凈化后的氯化鈣和吸收于氯化銨溶液的碳酸氫銨、氫氧化銨反應，生成晶體碳酸鈣產品。該方法中為使反應完全，氯化銨和石灰石的反應溫度提高至600℃，在實際工業應用中生產控制非常復雜，造成一定程度的資源浪費。此外，碳酸鈣產品中球霰石含量也不高。

CN102267713A公開了一種銨鹽循環法生產高品質輕質碳酸鈣的方法，該方法先將鈣質原料煅燒以將原料中的鈣化合物轉變為氧化鈣，經水化后生成氫氧化鈣，之后再與銨鹽反應生成鈣鹽溶液，最后將鈣鹽溶液輸入碳化池中進行碳化處理并產出輕質碳酸鈣。由該方法所生產的碳酸鈣晶體結構完整、均勻，并且對鈣質原料的利用率高，不僅適用于石灰石，也適用于工業中的各種鈣質廢渣。但是前期煅燒鈣質原料以獲得氧化鈣的過程耗能巨大，經濟效益并不是很高。同樣也存在無法定向生產球霰石型碳酸鈣的問題。

CN103922378A公開了一種利用石膏制備高純度亞穩態球霰石碳酸鈣的方法。該方法以石膏為原料，可以為解決工業固廢石膏的資源化利用問題提供技術支持，實現變廢為寶。此外，制備的球霰石碳酸鈣晶型純度高，制備工藝簡單，高濃度碳銨濃度反應提高了球霰石碳酸鈣的產率，可以大大減小球霰石碳酸鈣的生產成本。但是該方法所制備得到的球霰石碳酸鈣晶體表面并不具備疏水性，也無法避免顆粒團聚而使得碳酸鈣產品粒徑不均一的問題。