CN111484059A - 一种高纯度氢氧化钙的制备方法 - Google Patents

一种高纯度氢氧化钙的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高纯度氢氧化钙的制备方法，通过液相沉淀法利用本身具有生物活性且水溶性好的聚乙烯醇124作为阻聚剂，将氢氧化钙粒度控制在纳米尺度，同时减缓布朗运动使团聚体的产生得到有效控制，从而制备得到分散性良好，纯度高的纳米级氢氧化钙。本发明工艺简单，原料可自然降解，不会造成污染，制备的氢氧化钙转换率高，分散性好。

Description

一种高纯度氢氧化钙的制备方法
技术领域
本发明属于氢氧化钙制备技术领域，特备涉及一种高纯度氢氧化钙的制备方法。
背景技术
随着我国国民经济快速持续发展，市场上对食品级氢氧化钙的需要量不断增加，食品级氢氧化钙将在国内外市场上有广阔的畅销空间，发展前景良好市场潜力巨大。医药级和食品级氢氧化钙广泛用于医药、食品添加剂的合成、高技术生物材料HA的合成、饲料添加剂的VC磷酸脂的合成、魔芋食品、钙剂合成及环烷酸钙、乳酸钙、柠檬酸钙、啤酒工艺、制糖业的添加剂和水处理及其他 高档有机化工的合成。GB2760里规定氢氧化钙作为酸度调节剂，可使用在乳粉(包括加糖乳粉)和奶油乳粉及其调制产品、婴幼儿配方食品中，使用量是按生产需要适量使用，可见食品级氢氧化钙用途非常广泛。目前国内绝大多数氢氧化钙生产企业均采用煤窑煅烧的方式生产，此法易残留煤灰，且排出大量废气，污染空气，而且制得的氢氧化钙含量低，杂质多，不易达到食品级氢氧化钙的要求。
发明内容
针对现有氢氧化钙制备过程产生污染物，产品杂质多的缺陷，本发明提供一种高纯度氢氧化钙的制备方法，简化制备工艺，提高产品纯度。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高纯度氢氧化钙的制备方法，包括以下步骤：
（1）将石灰石粉碎成1~2cm的颗粒，然后投入到煅烧炉内在800~1100℃下煅烧10~15min，得到生石灰，自然冷却至室温；
（2）按照灰水比为1g:（3~5）mL，将生石灰与80℃的热水混合，搅拌均匀，然后按照灰酸比为1g：4mL在混合液中加入6mol/L的盐酸，搅拌均匀后加入Ca（OH）2调节溶液pH至10~11，沉淀除杂，得到澄清的CaCl2溶液；
（3）取CaCl2溶液加入聚乙烯醇124，65~75℃下超声振荡1h，然后缓慢加入2倍CaCl2溶液体积的氢氧化钠，继续超声震荡30min，然后在2000r/min下离心分离，取沉淀用蒸馏水洗涤3次，在30℃下真空干燥24h，得到高纯度氢氧化钙。
本发明通过液相沉淀法制备纳米氢氧化钙，为了得到单分散的颗粒氢氧化钙，在沉淀阶段需要加速成核，减缓生长速度，同时还要对粒子表面进行改性降低粒子对水分子的吸附。利用本身具有生物活性且水溶性好的聚乙烯醇124作为阻聚剂，将氢氧化钙粒度控制在纳米尺度，同时减缓布朗运动使团聚体的产生得到有效控制，从而制备得到分散性良好，纯度高的纳米级氢氧化钙，水溶性聚乙烯醇124在自然界中可以彻底分解，是环境友好型材料，有利于增加材料的生物相容性。聚乙烯醇124链上具有强极性的羟基，能与钙离子形成一定的络合，相对于小分子，聚乙烯醇124部分链段可以视为一段直线或者部分蜷曲的直线，钙离子与这部分链段上的羟基形成络合键，并以链段为模板进行排列，生成的沉淀呈现链珠状，控制了氢氧化钙离子的生长，且聚乙烯醇124不易洗脱，留在氢氧化钙离子表面，起到了包裹保护作用，阻止了氢氧化钙离子吸收CO2转变为碳酸钙，从而使氢氧化钙产率高，分散性好。
作为本发明的进一步改进，所述的CaCl2溶液浓度为0.17~0.34mo/L。
作为本发明的进一步改进，所述的聚乙烯醇124加入量为CaCl2溶液体积的0.08~0.24倍。
作为本发明的进一步改进，所述的氢氧化钠的浓度为0.17mol/L，加入时长为5~7h。
作为本发明的进一步改进，所述的石灰石CaO含量≥55.0%，MgO含量≤0.5%，SiO2含量≤0.3%，其余有害金属总含量≤0.1%。
随着CaCl2溶液浓度的增加，产物的产率和粒子尺寸都会随之增加，粒子尺寸增加会导致发生团聚，从而使氢氧化钙分散性差，CaCl2溶液浓度过低时，氢氧化钙产率不足10%，提高了生产成本，因此综合考虑，制备的CaCl2溶液浓度为0.17~0.34mo/L最佳。聚乙烯醇124的加入量会影响氢氧化钙离子的形态和直径，加入量过低时，粒子形态较为舒展但直径过大，当加入量过高时，聚乙烯醇124在溶液中无法均匀分布，亲油性碳氢链相互靠近缔合形成胶束逃离水介质，降低了改性作用，本发明经过试验，最终确定聚乙烯醇124加入量为CaCl2溶液体积的0.08~0.24倍最佳。随着氢氧化钙滴入时间的增加，反应产物逐步增加，因为加入时间延长有利于充分反应，但氢氧化钙在水溶液中存在一定溶解度，碱加入时间过长反而使生产的沉淀溶解，使产物降低，同时不利于提高生产效率，因此氢氧化钠加入时长优选5~7h。原料选自主矿山出产的高品质石灰石，氧化钙含量高，杂质少。
本发明的有益效果：
本发明利用沉淀法制备纳米氢氧化钙，在沉淀反应过程中以环境友好型材料聚乙烯醇124为阻聚剂，改变氢氧化钙离子的形态分布，同时降低粒子布朗运用，加快晶核生成，从而使制备的氢氧化钙收率更高，聚乙烯醇124包裹于氢氧化钙离子表面使氢氧化钙分散性更好。本发明工艺简单，原料可自然降解，不会造成污染，制备的氢氧化钙转换率高，分散性好。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种高纯度氢氧化钙的制备方法，包括以下步骤：
（1）将石灰石粉碎成1cm的颗粒，然后投入到煅烧炉内在800℃下煅烧10min，得到生石灰，自然冷却至室温。
（2）按照灰水比为1g:3mL，将生石灰与80℃的热水混合，搅拌均匀，然后按照灰酸比为1g:4mL在混合液中加入6mol/L的盐酸，搅拌均匀后加入Ca(OH)2调节溶液pH至10，沉淀除杂，制备成浓度为0.17mo/L的CaCl2溶液。
（3）取CaCl2溶液加入其体积0.08倍的聚乙烯醇124，65℃下超声振荡1h，然后缓慢加入2倍CaCl2溶液体积的浓度为0.17mol/L的氢氧化钠，加入时长为5h，继续超声震荡30min，然后在2000r/min下离心分离，取沉淀用蒸馏水洗涤3次，在30℃下真空干燥24h，得到高纯度氢氧化钙。
所述的石灰石CaO含量≥55.0%，MgO含量≤0.5%，SiO2含量≤0.3%，其余有害金属总含量≤0.1%。
实施例2
一种高纯度氢氧化钙的制备方法，包括以下步骤：
（1）将石灰石粉碎成2cm的颗粒，然后投入到煅烧炉内在1100℃下煅烧15min，得到生石灰，自然冷却至室温。
（2）按照灰水比为1g:5mL，将生石灰与80℃的热水混合，搅拌均匀，然后按照灰酸比为1g:4mL在混合液中加入6mol/L的盐酸，搅拌均匀后加入Ca（OH）2调节溶液pH至11，沉淀除杂，制备成浓度为0.34mo/L的CaCl2溶液。
（3）取CaCl2溶液加入其体积0.08~0.24倍的聚乙烯醇124， 75℃下超声振荡1h，然后缓慢加入2倍CaCl2溶液体积的浓度为0.17mol/L的氢氧化钠，加入时长为5~7h，继续超声震荡30min，然后在2000r/min下离心分离，取沉淀用蒸馏水洗涤3次，在30℃下真空干燥24h，得到高纯度氢氧化钙。
所述的石灰石CaO含量≥55.0%，MgO含量≤0.5%，SiO2含量≤0.3%，其余有害金属总含量≤0.1%。
实施例3
一种高纯度氢氧化钙的制备方法，包括以下步骤：
（1）将石灰石粉碎成1~2cm的颗粒，然后投入到煅烧炉内在800~1100℃下煅烧10~15min，得到生石灰，自然冷却至室温。
（2）按照灰水比为1g:（3~5）mL，将生石灰与80℃的热水混合，搅拌均匀，然后按照灰酸比为1g：4mL在混合液中加入6mol/L的盐酸，搅拌均匀后加入Ca（OH）2调节溶液pH至10~11，沉淀除杂，制备成浓度为0.17~0.34mo/L的CaCl2溶液。
（3）取CaCl2溶液加入其体积0.08~0.24倍的聚乙烯醇124，70℃下超声振荡1h，然后缓慢加入2倍CaCl2溶液体积的浓度为0.17mol/L的氢氧化钠，加入时长为5~7h，继续超声震荡30min，然后在2000r/min下离心分离，取沉淀用蒸馏水洗涤3次，在30℃下真空干燥24h，得到高纯度氢氧化钙。
所述的石灰石CaO含量≥55.0%，MgO含量≤0.5%，SiO2含量≤0.3%，其余有害金属总含量≤0.1%。
由实施例1~3制备的氢氧化钙指标见表1
表1
Figure DEST_PATH_IMAGE001
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种高纯度氢氧化钙的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将石灰石粉碎成1~2cm的颗粒，然后投入到煅烧炉内在800~1100℃下煅烧10~15min，得到生石灰，自然冷却至室温；
（2）按照灰水比为1g:（3~5）mL，将生石灰与80℃的热水混合，搅拌均匀，然后按照灰酸比为1g：4mL在混合液中加入6mol/L的盐酸，搅拌均匀后加入Ca（OH）2调节溶液pH至10~11，沉淀除杂，得到澄清的CaCl2溶液；
（3）取CaCl2溶液加入聚乙烯醇124，65~75℃下超声振荡1h，然后缓慢加入2倍CaCl2溶液体积的氢氧化钠，继续超声震荡30min，然后在2000r/min下离心分离，取沉淀用蒸馏水洗涤3次，在30℃下真空干燥24h，得到高纯度氢氧化钙。
2.根据权利要求1所述的高纯度氢氧化钙的制备方法，其特征在于：所述的CaCl2溶液浓度为0.17~0.34mo/L。
3.根据权利要求1所述的高纯度氢氧化钙的制备方法，其特征在于：所述的聚乙烯醇124加入量为CaCl2溶液体积的0.08~0.24倍。
4.根据权利要求1所述的高纯度氢氧化钙的制备方法，其特征在于：所述的氢氧化钠的浓度为0.17mol/L，加入时长为5~7h。
5.根据权利要求1~4任一所述的高纯度氢氧化钙的制备方法，其特征在于：所述的石灰石CaO含量≥55.0%，MgO含量≤0.5%，SiO2含量≤0.3%，其余有害金属总含量≤0.1%。
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