CN102757075A - 一种不同结构和形貌碳酸钙粉体的制备方法 - Google Patents
一种不同结构和形貌碳酸钙粉体的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102757075A CN102757075A CN2012101613032A CN201210161303A CN102757075A CN 102757075 A CN102757075 A CN 102757075A CN 2012101613032 A CN2012101613032 A CN 2012101613032A CN 201210161303 A CN201210161303 A CN 201210161303A CN 102757075 A CN102757075 A CN 102757075A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- calcium carbonate
- calcium
- additive
- carbonate powder
- aqueous solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims abstract description 168
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 67
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 32
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 27
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 27
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 25
- NKWPZUCBCARRDP-UHFFFAOYSA-L calcium bicarbonate Chemical compound [Ca+2].OC([O-])=O.OC([O-])=O NKWPZUCBCARRDP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 24
- 229910000020 calcium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims abstract description 4
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 claims description 66
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 21
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 20
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 18
- POULHZVOKOAJMA-UHFFFAOYSA-N dodecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCC(O)=O POULHZVOKOAJMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 13
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 claims description 13
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims description 9
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 claims description 9
- 239000005639 Lauric acid Substances 0.000 claims description 8
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 7
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 claims description 4
- MDSVGJAUFNXYRR-TUNPWDSISA-N (2s)-n-[(4-aminocyclohexyl)methyl]-1-[(2r)-2-(methylamino)-3-phenylpropanoyl]pyrrolidine-2-carboxamide Chemical compound C([C@@H](NC)C(=O)N1[C@@H](CCC1)C(=O)NCC1CCC(N)CC1)C1=CC=CC=C1 MDSVGJAUFNXYRR-TUNPWDSISA-N 0.000 claims description 2
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 claims description 2
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 claims description 2
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 claims description 2
- IPCSVZSSVZVIGE-UHFFFAOYSA-N hexadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O IPCSVZSSVZVIGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 claims description 2
- -1 polyoxyethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 40
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 20
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 19
- 229910021532 Calcite Inorganic materials 0.000 description 17
- 230000008569 process Effects 0.000 description 14
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 13
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 12
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 description 12
- 235000012204 lemonade/lime carbonate Nutrition 0.000 description 11
- 235000003283 Pachira macrocarpa Nutrition 0.000 description 10
- 235000014364 Trapa natans Nutrition 0.000 description 10
- 235000009165 saligot Nutrition 0.000 description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 10
- 241001083492 Trapa Species 0.000 description 9
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 6
- 229960003511 macrogol Drugs 0.000 description 6
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 5
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 5
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 4
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 3
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 3
- 229940093429 polyethylene glycol 6000 Drugs 0.000 description 3
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 2
- 241000276489 Merlangius merlangus Species 0.000 description 2
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 2
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005997 Calcium carbide Substances 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- 240000001085 Trapa natans Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005255 carburizing Methods 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010671 solid-state reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- CLZWAWBPWVRRGI-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 2-[2-[2-[2-[bis[2-[(2-methylpropan-2-yl)oxy]-2-oxoethyl]amino]-5-bromophenoxy]ethoxy]-4-methyl-n-[2-[(2-methylpropan-2-yl)oxy]-2-oxoethyl]anilino]acetate Chemical compound CC1=CC=C(N(CC(=O)OC(C)(C)C)CC(=O)OC(C)(C)C)C(OCCOC=2C(=CC=C(Br)C=2)N(CC(=O)OC(C)(C)C)CC(=O)OC(C)(C)C)=C1 CLZWAWBPWVRRGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种不同结构和形貌碳酸钙粉体的新型制备方法，包括将碳酸氢钙溶液在有无添加剂参与的情况下，在不同的温度下加热，经过不同的时间分解生成碳酸钙。本发明中碳酸钙粉体的晶体类型和颗粒的形貌可以通过反应温度、反应时间来控制，尤其可以通过添加剂的种类和数量来实现碳酸钙粉体的晶体类型和颗粒形貌的多元化。
Description
技术领域
本发明涉及的是碳酸钙粉体的制备方法，特别涉及一种不同结构和形貌碳酸钙粉体的新型制备方法，属于无机非金属粉体的制备技术领域。
背景技术
碳酸钙，是应用最为广泛的无机非金属填料之一。按照制备方法，碳酸钙分为重质碳酸钙(重钙，GCC) 和轻质碳酸钙(轻钙，又称沉淀碳酸钙，PCC)。重钙是用物理方法将含碳酸钙在90%以上的石灰石、白云石等矿物经过清洗、破碎、粉碎、分级、分离等工序而制得的产品。轻钙是采用化学方法制备的，根据活化与否，又可分为普通轻质碳酸钙和纳米活性碳酸钙。
由于机械粉碎无法达到纳米级，所以纳米碳酸钙的制备都是通过化学法制备的。根据合成机理的不同，化学法制备纳米碳酸钙可以分为三种反应***：Ca2+–H2O–CO2、Ca2+–H2O–CO3 2-和Ca2+–R–CO3 2-。Ca2+–H2O–CO2反应***，即碳化法，是先将石灰消化形成氢氧化钙的乳浊液，然后通入二氧化碳气体对乳浊液进行碳化来制备纳米碳酸钙。Ca2+–H2O–CO3 2-反应***，又称复分解法，将含有Ca2+的盐溶液与含有CO3 2-的盐溶液在一定条件下混合反应来制备纳米碳酸钙，属于液–固相反应过程。Ca2+–R–CO3 2-反应***(R为有机介质)，它是通过有机介质R来调节Ca2+和CO3 2-之间的传质，从而达到控制晶核生长的目的。
在上述三个反应体系中，Ca2+–H2O–CO3 2-反应***由于反应极其迅速以至于难以精确控制反应过程，并且清洗纳米碳酸钙表面残留的Cl-会消耗很长的时间和大量的水，所以通过该方法来制取纳米碳酸钙的成本较高，一般国内外较少采用[汤秀华，纳米碳酸钙的制备及应用评述，四川化工，2006，9(4)：20–23]。而Ca2+–R–CO3 2-反应***制备纳米碳酸钙起步较晚，尚处于实验室阶段，并且该工艺需要大量的有机介质，传质较慢，效率较低[吉欣，郭新勇，武国宝，仓向辉，乳状液膜法制备超细碳酸钙，化学研究，2002，13(3)：44–46；谢元彦，杨海林，阮建明，周忠诚，溶胶—凝胶法制备碳酸钙晶须，粉末冶金材料科学与工程，2009, 14(3)：164–164]，因此该体系也没有在工业制备中采用。而目前纳米碳酸钙的工业制备工艺主要是采用Ca2+–H2O– CO2反应***，即碳化法。
传统的碳化法是采用石灰石煅烧、石灰消化、氢氧化钙碳化、分离、干燥、分级包装制取纳米碳酸钙，通过控制氢氧化钙浓度、反应温度、窑气中的二氧化碳浓度、气液比、添加剂种类及数量等工艺条件，可制取不同晶形(如立方形、纺锤形和链锁形等)、不同粒径(0.1~0.02μm或≤0.02 μm)的纳米级碳酸钙。根据氢氧化钙浆的碳化方式的不同，又可分为低温鼓泡碳化法、喷雾碳化法、超重力碳化法和超声空化碳化法。
在低温鼓泡碳化工艺中，如何减小气泡、提高其分散性是最大的技术难题。由于碳酸钙的结晶容易在固体上附着，且晶体逐渐长大，形成坚硬的垢层，使一些气体分布器失去作用。虽然有很多文献报道了对气体分布器的改进，但只是处于实验室研究阶段，在工业化应用尚无较大突破[窗体顶端;《纳米碳酸钙生产与应用技术解密》，肖品东编著，北京：化学工业出版社，2009]。喷雾碳化法、超重力碳化法和超声空化碳化法都是在传统的鼓泡碳化工艺进行改进的，虽然各有优点，但缺点也是不容忽视的。喷雾碳化法一方面受到二氧化碳气体高浓度条件的限制，另一方面尚未克服由碳化黏壁而造成的喷雾效果差，使喷雾变成“喷淋”的现象，这是该工艺未能在纳米碳酸钙行业得到推广和应用的最主要因素。超重力碳化法工艺现有的单机设计生产能力较低，二氧化碳气体的吸收率低，造成的气体浪费较大。另外，该工艺对***的清洗要求较高，为避免塔内结垢，必须频繁地用酸液和清水清洗。超声空化碳化法虽然解决了单一的化学法和利用超声波的振动技术生产纳米碳酸钙存在的气、液、固相间的传质速度较慢等缺陷，但是大规模工业化生产纳米碳酸钙产品必须解决的超声分散设备工业化技术问题尚未得到有效解决[《纳米碳酸钙关键技术》，颜鑫，王佩良，舒均杰编著，北京：化学工业出版社，2007]。
在对传统的鼓泡碳化工艺、结晶原理和反应速度与结晶超细化关系的深入研究的基础上，鼓泡碳化工艺由单级鼓泡碳化工艺发展出两级和三次鼓泡碳化工艺。单级鼓泡碳化是指碳化反应过程在一个碳化反应器内一次性完成，主要通过温度和浆液浓度以及晶形控制剂的添加量来控制碳化初速度，以达到控制碳酸钙的一次粒径和形状。反应器体积1~60m3不等，反应体系容积越小，反应过程越好控制，碳化结晶更均化、规整，产品分散性等更优异。搅拌剪切强度越大，转速越高，反应体系中反应均化程度越高，一次粒径分布范围越窄，分散性越好。然而，制冷机需消耗较高能量，因此总体上看高能耗是该工艺的缺点[《纳米沉淀碳酸钙工业化技术》，肖品东编著，北京：化学工业出版社，2004]。两级鼓泡碳化是将碳化过程分解为两级来完成，一级碳化在碳化塔内完成，主要控制碳化起始温度和碳化速度，当PH值=9时，停止碳化反应，浆液移出反应器外，进入一个容积非常大的容器(一般在600~900m3)进行均化和“陈化”，达到预期时间后，进入另一个稍大的碳化反应器再次进行鼓泡碳化，最终将PH值降至7.0以下，完成碳化全部过程。该工艺特点是产品分散性优异，生产成本较低，充分利用陈化工艺特点在低能耗低基础上获得一个高分散性产品。缺点是设备投入较大，占地面积宽，“陈化’’后浆液虽然靠压缩空气做动力保持悬浮液不沉降，但分层的情况不可避免，在使用大陈化桶浆时上层和下层物料会出现颗粒大小差异，产品的均化性受到影响[窗体顶端;《纳米碳酸钙生产与应用技术解密》，肖品东编著，北京：化学工业出版社，2009]。三次鼓泡碳化是两级鼓泡碳化的进一步延伸和发展，在上述工艺之前增加了一次碳化过程，该过程特点是具有大气液比，不控制过程温度，只控制起始温度，碳化时间控制在7min左右，反应器有效容积小，仅3m3左右，进气量为36m3/min，大气量快速反应的结果是形成大量晶核，所以可以将该过程看作是晶核培育过程。后续过程基本与上面两级碳化相同。该工艺生产的产品最大特点是分散性非常优异，但工艺过程稍复杂，而且一次碳化过程需自动控制***才能完成，成本高，最终该技术未能有效的改进和发展[《纳米碳酸钙关键技术》，颜鑫，王佩良，舒均杰编著，北京：化学工业出版社，2007]。
目前已经公开的专利很多都是针对传统的碳化工艺做出的改进，如：一种非冷冻法纳米碳酸钙的生产方法(CN1417126A)； 一种高白度纳米碳酸钙的制备方法(CN1438279A)； 一种活性纳米碳酸钙的生产方法(CN1418817A)；一种纳米活性碳酸钙的制备方法(CN1438178A)；一种轻质活性碳酸钙的生产方法(CN1456508A)，而本发明是与传统碳化和其他工艺完全不同的。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于通过大量试验研究，提供一种碳酸钙粉体的全新制备方法，尤其提供一种不同结构和形貌碳酸钙粉体的新型制备方法。
本发明的目的是这样实现的：
一种不同结构和形貌碳酸钙粉体的制备方法，包括如下步骤：
（1）碳酸氢钙水溶液的制备：将氧化钙或/和氢氧化钙粉末加入到盛有蒸馏水的容器中，经搅拌充分反应或溶解后，通入过量二氧化碳气体，过滤，除去未反应的颗粒，得到碳酸氢钙水溶液；
（2）碳酸钙粉体的制备：将盛有水溶液的容器置于水浴锅中，边搅拌边加热至60-100℃并保持0.5-3h，过滤或者离心并干燥后得到碳酸钙粉体。
本发明的目的还可以这样实现：
在所述步骤（2）前进行碳酸氢钙水溶液与添加剂的混合操作，包括在盛有碳酸氢钙水溶液的容器中加入添加剂，并机械搅拌，使添加剂与钙离子充分相互作用；所述添加剂为如下的一种或多种：油酸、月桂酸、棕榈酸、硬脂酸和聚乙二醇。
所述氧化钙、氢氧化钙粉末和添加剂为化学纯级，所述二氧化碳气体和蒸馏水的纯度大于99%。
所述添加剂的用量与合成碳酸钙粉体的质量比为2~20%。
所述碳酸钙粉体的结构和形貌可以通过步骤（2）的反应温度、反应时间或添加剂的种类和加入量来控制。
与现有技术相比，本发明涉及的碳酸钙粉体制备方法具有如下优点和显著进步：
（1）本发明中的制备方法是一种完全不同于传统碳化工艺和现有其他制备工艺的全新制备方法。
（2）碳酸钙粉体的晶体类型和颗粒的形貌可以通过反应温度、反应时间来控制，尤其可以通过添加剂的种类和数量来实现碳酸钙粉体的晶体类型和颗粒形貌的多元化。
附图说明
图1没有添加剂参与、不同温度下制备的碳酸钙的 XRD图谱；
图2没有添加剂参与、不同温度下制备的碳酸钙的SEM形貌；
图3没有添加剂参与、反应不同时间制备的碳酸钙的 XRD图谱；
图4没有添加剂参与、反应不同时间制备的碳酸钙的SEM形貌；
图5 各种条件下得到的碳酸钙粉体的SEM图像；其中： (a) 无添加剂，90℃，60min (b) 2wt%月桂酸，90℃，60min (c) 4wt%月桂酸，90℃，60min (d) 6wt%硬脂酸，90℃，60min (e) 2wt%聚乙二醇2000 90℃，60min (f) 6wt%聚乙二醇2000，90℃，60min (g) 2wt%聚乙二醇6000，90℃，60min (h) 4wt%聚乙二醇6000，90℃，60min
具体实施方式
以下通过实施例形式对本发明的上述内容再作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
本发明的目的是通过下列方式实施的：将氧化钙或氢氧化钙粉末溶于蒸馏水中，通入过量二氧化碳气体，将过滤得到的碳酸氢钙水溶液置于不同温度下发生分解反应，通过过滤或者离心的方法得到碳酸钙粉末。具体地说：
（1）将氧化钙或氢氧化钙粉末加入到盛有蒸馏水的烧瓶中，经搅拌充分反应或溶解后，通入过量二氧化碳气体，用滤纸过滤，得到碳酸氢钙的水溶液；
（2）通过添加来控制制备的碳酸钙颗粒的形貌。在盛有碳酸氢钙水溶液的烧瓶加入一定量的添加剂，并机械搅拌，使添加剂与钙离子充分相互作用。
（3）将盛有充分混合的碳酸氢钙水溶液的烧瓶置于水浴锅中，边搅拌边加热至不同的温度并保持一定的时间。碳酸氢钙分解生成碳酸钙，过滤或者离心并干燥后得到碳酸钙粉末。
实施例1
将氧化钙或氢氧化钙粉末分别加入到4个盛有蒸馏水的烧瓶中，经搅拌充分反应或溶解后，通入过量二氧化碳气体，用滤纸过滤，得到碳酸氢钙的水溶液；将盛有碳酸氢钙水溶液的烧瓶置于水浴锅中，分别边搅拌边加热至70℃、80℃、90℃、100℃并保持60min。碳酸氢钙分解生成碳酸钙，过滤或者离心并干燥后得到碳酸钙粉末。得到的碳酸钙粉末的晶体类型和颗粒形貌如图1、图2所示。在70℃下主要晶相为菱方体方解石，同时含有较多数量的片状球霰石相和少量的棒状文石相；在80℃下方解石的含量有所增加，而球霰石和文石的数量都有所减少；在90℃下方解石的数量进一步增加，球霰石的数量进一步减少，而文石相消失；在100℃下方解石的数量有所减少，球霰石消失，而又出现了文石相。
实施例2
将氧化钙或氢氧化钙粉末加入到3个盛有蒸馏水的烧瓶中，经搅拌充分反应或溶解后，通入过量二氧化碳气体，用滤纸过滤，得到碳酸氢钙的水溶液；将盛有碳酸氢钙水溶液的烧瓶置于水浴锅中，边搅拌边加热至80℃并分别保持30min、60min、90min。碳酸氢钙分解生成碳酸钙，过滤或者离心并干燥后得到碳酸钙粉末。得到的碳酸钙粉末的晶体类型和颗粒形貌如图3、图4所示。分解反应进行到30min得到的全部是菱方体方解石相，反应进行到60min时，有少量的片状球霰石晶相出现，而反应进行到90分钟时，出现了较多数量的棒状文石相。
实施例3
将氧化钙或氢氧化钙粉末加入到8个盛有蒸馏水的烧瓶中，经搅拌充分反应或溶解后，通入过量二氧化碳气体，用滤纸过滤，得到碳酸氢钙的水溶液；在盛有碳酸氢钙水溶液的烧瓶分别加入不同种类和数量的添加剂（见表1），并机械搅拌30min，使添加剂与钙离子充分相互作用。将盛有充分混合的碳酸氢钙水溶液的烧瓶置于水浴锅中，边搅拌边加热至90℃并保持60min，碳酸氢钙分解生成碳酸钙，过滤或者离心并干燥后得到碳酸钙粉末（图5）。
表1各种条件下得到的碳酸钙粉体的SEM图像
| 图5 | 添加剂 | SEM图像 |
| （a） | 0 | 菱方体的方解石晶体和少量的片状球霰石晶体 |
| （b） | 2wt%月桂酸 | 菱方体方解石晶体、棒状文石晶体、极少量球霰石晶体 |
| （c） | 4wt%月桂酸 | 菱方体的方解石晶体和球状的球霰石晶体 |
| （d） | 6wt%硬脂酸 | 大量的片状球霰石晶体和少量的方解石和文石晶体 |
| （e） | 2wt%聚乙二醇2000 | 纯净的方解石晶体 |
| （f） | 6wt%聚乙二醇2000 | 大量的棒状文石晶体和少量的菱方体方解石 |
| （g） | 2wt%聚乙二醇6000 | 大量棒状的文石晶体和少量的方解石晶体 |
| （h） | 4wt%聚乙二醇6000 | 大量棒状的方解石晶体和少量的文石晶体。 |
得到的碳酸钙粉末的颗粒形貌如图5所示，在无添加剂，90℃，60min的条件下得到的是菱方体的方解石晶体和少量的片状球霰石晶体；在添加2wt%月桂酸，90℃，60min的条件下得到的是相当数量的菱方体方解石晶体和棒状的文石晶体以及极少量的球霰石晶体；在添加4wt%月桂酸，90℃，60min的条件下得到了菱方体的方解石晶体和球状的球霰石晶体；在添加6wt%硬脂酸，90℃，60min的条件下得到了大量的片状球霰石晶体和少量的方解石和文石晶体；在添加2wt%聚乙二醇2000，90℃，60min 的条件下得到的是几乎纯净的方解石晶体；而在添加6wt%聚乙二醇2000，90℃，60min 的条件下得到的是大量的棒状文石晶体和少量的菱方体方解石；在添加2wt%聚乙二醇6000，90℃，60min的条件下得到了大量棒状的文石晶体和少量的方解石晶体；而在添加4wt%聚乙二醇6000，90℃，60min的条件下得到的是大量棒状的方解石晶体和少量的文石晶体。
Claims (5)
1.一种不同结构和形貌碳酸钙粉体的制备方法，包括如下步骤：
(1) 碳酸氢钙水溶液的制备：将氧化钙或/和氢氧化钙粉末加入到盛有蒸馏水的容器中，经搅拌充分反应或溶解后，通入过量二氧化碳气体，过滤，除去未反应的颗粒，得到碳酸氢钙水溶液；
(2) 碳酸钙粉体的制备：将盛有水溶液的容器置于水浴锅中，边搅拌边加热至60-100℃并保持0.5-3h，过滤或者离心并干燥后得到碳酸钙粉体。
2.根据权利要求1所述的一种不同结构和形貌碳酸钙粉体的制备方法，其特征在于：在所述步骤（2）前进行碳酸氢钙水溶液与添加剂的混合操作，包括在盛有碳酸氢钙水溶液的容器中加入添加剂，并机械搅拌，使添加剂与钙离子充分相互作用；所述添加剂为如下的一种或多种：油酸、月桂酸、棕榈酸、硬脂酸和聚乙二醇。
3.根据权利要求2所述的一种不同结构和形貌碳酸钙粉体的制备方法，其特征在于：所述氧化钙、氢氧化钙粉末和添加剂为化学纯级，所述二氧化碳气体和蒸馏水的纯度大于99%。
4.根据权利要求2所述的一种不同结构和形貌碳酸钙粉体的制备方法，其特征在于：所述添加剂的用量与碳酸钙粉体的质量比为2~20%。
5.根据权利要求2所述的一种不同结构和形貌碳酸钙粉体的制备方法，其特征在于：碳酸钙粉体的结构和形貌可以通过步骤（2）的反应温度、反应时间或添加剂的种类和加入量来控制。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210161303.2A CN102757075B (zh) | 2012-05-23 | 2012-05-23 | 一种不同结构和形貌碳酸钙粉体的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210161303.2A CN102757075B (zh) | 2012-05-23 | 2012-05-23 | 一种不同结构和形貌碳酸钙粉体的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102757075A true CN102757075A (zh) | 2012-10-31 |
| CN102757075B CN102757075B (zh) | 2014-05-07 |
Family
ID=47051765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210161303.2A Expired - Fee Related CN102757075B (zh) | 2012-05-23 | 2012-05-23 | 一种不同结构和形貌碳酸钙粉体的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102757075B (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103539187A (zh) * | 2013-10-22 | 2014-01-29 | 山东大学 | 一种基于介质强化制备轻质碳酸钙的间接工艺 |
| CN104710378A (zh) * | 2015-03-06 | 2015-06-17 | 西安近代化学研究所 | 一种高品质单质***重结晶方法 |
| CN106048709A (zh) * | 2016-02-16 | 2016-10-26 | 沈阳建筑大学 | 一种自石灰石中提取的碳酸钙晶须的制备方法 |
| CN106365191A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-02-01 | 宁波高智科技咨询服务有限公司 | 一种利用钟乳石制备高分散性纳米碳酸钙的方法 |
| CN107986310A (zh) * | 2017-11-17 | 2018-05-04 | 宁波普莱斯帝金属制品有限公司 | 一种制备空心氧化钙粉体的方法 |
| CN108163879A (zh) * | 2018-02-24 | 2018-06-15 | 陕西学前师范学院 | 一种不同形貌和物相结构的碳酸钙的制备方法 |
| CN109627742A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-04-16 | 荣德铵家新型材料(福州)有限公司 | 一种烧结烟气脱硫灰制备聚氨酯板材的方法 |
| CN113264597A (zh) * | 2021-04-22 | 2021-08-17 | 四川绵阳岷山实业集团有限公司 | 一种利用碳酸钙文石晶种阻垢的方法 |
| CN115072757A (zh) * | 2022-06-27 | 2022-09-20 | 山西石器时代新材料科技有限公司 | 一种微细棒状文石型碳酸钙及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101318685A (zh) * | 2008-06-28 | 2008-12-10 | 福建省万旗非金属材料有限公司 | 利用低品位石灰石活化罐活化制备超细活性纳米碳酸钙的方法 |
| CN101475199A (zh) * | 2009-01-21 | 2009-07-08 | 山东海泽纳米材料有限公司 | 一种碳酸钙纳米串珠的工业制备方法 |
| KR20100103231A (ko) * | 2009-03-13 | 2010-09-27 | 한국과학기술원 | 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막, 이의 제조방법 및 상기 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 용도 |
-
2012
- 2012-05-23 CN CN201210161303.2A patent/CN102757075B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101318685A (zh) * | 2008-06-28 | 2008-12-10 | 福建省万旗非金属材料有限公司 | 利用低品位石灰石活化罐活化制备超细活性纳米碳酸钙的方法 |
| CN101475199A (zh) * | 2009-01-21 | 2009-07-08 | 山东海泽纳米材料有限公司 | 一种碳酸钙纳米串珠的工业制备方法 |
| KR20100103231A (ko) * | 2009-03-13 | 2010-09-27 | 한국과학기술원 | 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막, 이의 제조방법 및 상기 미세구조의 패턴이 표면에 형성된 탄산칼슘 박막의 용도 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 《Journal of the Ceramic Soiciety of Japan》 19921231 Yoshiyuki K，Akiko S，Tamotsu Y,et al. "Control of crystal shape and modification of calcium carbonate prepared by precipitation from calcium hydrogencarbonate solution" 第1145-1153页 1 第100卷, 第9期 * |
| 《Journal of the Ceramic Soiciety of Japan》 19921231 Yoshiyuki K，Akiko S，Tamotsu Y,et al. "Control of crystal shape and modification of calcium carbonate prepared by precipitation from calcium hydrogencarbonate solution" 第1145-1153页 2-5 第100卷, 第9期 * |
| YOSHIYUKI K，AKIKO S，TAMOTSU Y,ET AL.: ""Control of crystal shape and modification of calcium carbonate prepared by precipitation from calcium hydrogencarbonate solution"", 《JOURNAL OF THE CERAMIC SOICIETY OF JAPAN》 * |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103539187B (zh) * | 2013-10-22 | 2015-07-08 | 山东大学 | 一种基于介质强化制备轻质碳酸钙的间接工艺 |
| CN103539187A (zh) * | 2013-10-22 | 2014-01-29 | 山东大学 | 一种基于介质强化制备轻质碳酸钙的间接工艺 |
| CN104710378A (zh) * | 2015-03-06 | 2015-06-17 | 西安近代化学研究所 | 一种高品质单质***重结晶方法 |
| CN106048709B (zh) * | 2016-02-16 | 2018-11-13 | 沈阳建筑大学 | 一种自石灰石中提取的碳酸钙晶须的制备方法 |
| CN106048709A (zh) * | 2016-02-16 | 2016-10-26 | 沈阳建筑大学 | 一种自石灰石中提取的碳酸钙晶须的制备方法 |
| CN106365191A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-02-01 | 宁波高智科技咨询服务有限公司 | 一种利用钟乳石制备高分散性纳米碳酸钙的方法 |
| CN107986310A (zh) * | 2017-11-17 | 2018-05-04 | 宁波普莱斯帝金属制品有限公司 | 一种制备空心氧化钙粉体的方法 |
| CN108163879A (zh) * | 2018-02-24 | 2018-06-15 | 陕西学前师范学院 | 一种不同形貌和物相结构的碳酸钙的制备方法 |
| CN109627742A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-04-16 | 荣德铵家新型材料(福州)有限公司 | 一种烧结烟气脱硫灰制备聚氨酯板材的方法 |
| CN109627742B (zh) * | 2018-11-29 | 2021-01-29 | 荣德铵家新型材料(福州)有限公司 | 一种烧结烟气脱硫灰制备聚氨酯板材的方法 |
| CN113264597A (zh) * | 2021-04-22 | 2021-08-17 | 四川绵阳岷山实业集团有限公司 | 一种利用碳酸钙文石晶种阻垢的方法 |
| CN115072757A (zh) * | 2022-06-27 | 2022-09-20 | 山西石器时代新材料科技有限公司 | 一种微细棒状文石型碳酸钙及其制备方法 |
| CN115072757B (zh) * | 2022-06-27 | 2024-03-15 | 山西石器时代新材料科技有限公司 | 一种微细棒状文石型碳酸钙及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102757075B (zh) | 2014-05-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102757075B (zh) | 一种不同结构和形貌碳酸钙粉体的制备方法 | |
| CN102923749B (zh) | 一种制备纳米碳酸钙的碳化方法 | |
| CN102531001A (zh) | 一种综合制碱工艺及其产物应用 | |
| CN101993104A (zh) | 一种以电石渣为原料生产超微细碳酸钙的新方法 | |
| CN106517285A (zh) | 一种棒状纳米碳酸钙的制备方法 | |
| CN102030348B (zh) | 一种连续化制备氢氧化镁阻燃剂设备和方法 | |
| CN101607720A (zh) | 以含氯化镁的卤水为原料制备氧化镁的方法 | |
| CN103668424A (zh) | 一种以电石渣为原料生产石膏晶须的方法 | |
| CN108128791B (zh) | 一种浸取剂可回用的电石渣制备纳米碳酸钙的方法 | |
| CN101177289A (zh) | 一种制备纤维状纳米氢氧化镁的方法 | |
| CN102936019A (zh) | 一种利用高岭土制备磁性4a分子筛的方法 | |
| Song et al. | Preparation and crystallization kinetics of micron-sized Mg (OH) 2 in a mixed suspension mixed product removal crystallizer | |
| CN101318685A (zh) | 利用低品位石灰石活化罐活化制备超细活性纳米碳酸钙的方法 | |
| CN101229926B (zh) | 一种针形纳米碳酸钙的制备方法 | |
| CN109437261A (zh) | 一种片状纳米氢氧化镁粉体的制备方法 | |
| CN107399748A (zh) | 一种从白云石中提取氢氧化镁和碳酸钙的生产方法 | |
| CN115215339B (zh) | 一种由电石渣制备碳酸钙碳化晶核并进行固废固碳的方法 | |
| CN102390848B (zh) | 一种硫酸镁综合利用工艺 | |
| CN102424409B (zh) | 一种制备轻质碳酸镁的方法 | |
| CN102285676B (zh) | 从氯醇法环氧丙烷皂化废水制备纳米碳酸钙的方法 | |
| CN108190935B (zh) | 一种条片状碳酸钙超细颗粒的制备方法 | |
| CN103232052A (zh) | 一种磷石膏直接制备高纯度碳酸钙的方法 | |
| CN102502748A (zh) | 一种微波制备玫瑰形碳酸钙的方法 | |
| CN102838141A (zh) | 一种菱镁矿除硅铝生产氢氧化镁的工艺 | |
| CN101913640B (zh) | 微细活性碳酸钙制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Jiang Jiuxin Inventor after: Xu Dongdong Inventor after: Zhang Ying Inventor after: Wang Juanhong Inventor after: Tang Jun Inventor after: Wang Jing Inventor after: Liu Jianing Inventor before: Jiang Jiuxin Inventor before: Liu Jianing Inventor before: Wang Juanhong Inventor before: Tang Jun Inventor before: Xu Dongdong Inventor before: Wang Jing |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: JIANG JIUXIN LIU JIANING WANG JUANHONG TANG JUN XU DONGDONG WANG JING TO: JIANG JIUXIN XU DONGDONG ZHANG YING WANG JUANHONG TANG JUN WANG JING LIU JIANING |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CI01 | Publication of corrected invention patent application |
Correction item: Inventor Correct: Jiang Jiuxin|Xu Dongdong|Zhang Ying|Wang Juanhong|Tang Jun|Wang Jing|Liu Jianing False: Jiang Jiuxin|Liu Jianing|Wang Juanhong|Tang Jun|Xu Dongdong|Wang Jing Number: 19 Volume: 30 |
|
| CI03 | Correction of invention patent |
Correction item: Inventor Correct: Jiang Jiuxin|Xu Dongdong|Zhang Ying|Wang Juanhong|Tang Jun|Wang Jing|Liu Jianing False: Jiang Jiuxin|Liu Jianing|Wang Juanhong|Tang Jun|Xu Dongdong|Wang Jing Number: 19 Page: The title page Volume: 30 |
|
| ERR | Gazette correction |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: JIANG JIUXIN; LIU JIANING; WANG JUANHONG; TANG JUN; XU DONGDONG; WANG JING TO: JIANG JIUXIN; XU DONGDONG; ZHANG YING; WANG JUANHONG; TANG JUN; WANG JING; LIU JIANING |
|
| RECT | Rectification | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140507 Termination date: 20180523 |