片狀晶形輕質碳酸鈣的製備方法

2023-06-26 15:58:21 2

專利名稱：片狀晶形輕質碳酸鈣的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種片狀晶形輕質碳酸鈣的製備方法。
輕質碳酸鈣在造紙、塑料、橡膠和塗料中被廣泛用作填料。片狀晶形輕質填料能使表面的平整度和光潔度提高，特別是在造紙行業中，可用來代替片狀高領土，在製造高級紙時供表面塗敷用。
片狀輕質碳酸鈣的研製始自八十年代。由於碳酸鈣的穩定晶體形狀一般是鏈狀、紡錘狀和立方體狀，而不是片狀的，因此現有的研究路線多數採用兩步碳化法。即首先在液相中將Ca(OH)2用CO2碳化到一定程度，將片狀的中間產物分離出來，再在不致改變晶體形狀的條件下完成後半程的碳化反應來製取片狀晶形輕質碳酸鈣(日本專利昭58-193495，昭63-50316，昭61-219715，昭61-219717，德國專利 DE-3245103)，由於反應步驟分割成二步，致使工藝複雜且第二步碳化的工藝，能耗較多，故二步法生產工藝存在有工藝複雜、耗能增多、成本上升的缺點，以致至今未能工業化。
1990年日本專利(平2-184519)提出使用晶形控制劑有機膦的方法，來一步碳化製取片狀碳酸鈣。具體工藝為，在一定濃度的石灰乳溶液中(CaO+H2O)，通入一定流速的CO2，反應十分鐘後添加有機膦，繼續通CO2至碳化完全。產品經過濾、乾燥後即得直徑為1-2μ、厚度為0.1-0.2μ的片狀粒子的輕質碳酸鈣。該工藝較二步法簡單，具有可推廣的基礎，但由於所用晶形控制劑有機膦價格昂貴、毒性較大、且從該專利說明書所附電子顯微鏡照片看到所製備的片狀晶形碳酸鈣片狀晶形不太理想，因此其工業化前景並不妙。
本發明的目的是用硼化物做晶形控制劑，用液相一步碳化法製備片狀晶形良好的輕質碳酸鈣。
本發明的技術方案為按劑量配比，在水中加入CaO，配成石灰乳溶液，控制到一定溫度，通入以一定流量CO2，加入晶形控制劑硼化物，再繼續通入CO2，直到碳化完全。產品經過濾、乾燥得到片狀晶形輕質碳酸鈣。
上述工藝中所使用的晶形控制劑硼化物，可以是硼酸、硼砂、Na3B3O6、K3B3O6、K2[B5O8(OH)]2H2O、B2H6、HBO2、B2O3、BX3，其加入量為CaO量的0.3%-3.5%。
硼化物在反應開始及反應過程中加入均可，以反應中加入效果為好。
本反應溫度可控制在0-25℃，CO2流量控制在每克CaO0.2-1.2ml/秒，石灰乳濃度為CaO3-18g/100ml水。
本發明的效果本發明採用價廉、低毒的硼化物做晶形控制劑，用液相一步碳化法製備片狀晶形輕質碳酸鈣，具有操作人員操作安全、簡便的優點，並適合工業化生產。通過本發明製備的片狀晶形碳酸鈣的掃描電鏡照片看到，該碳酸鈣的片狀晶形良好，比用日本專利有機膦做為晶形控制劑生產的輕質碳酸鈣的掃描電鏡照片效果好。


圖1、日本專利(平2-184519)製備的片狀晶形輕質CaCO3掃描電鏡照片。
圖2、用本發明(實施例1)製備的片狀晶形輕質CaCO3的掃描電鏡照片。
實施例1製備濃度為10克CaO/100ml水的石灰乳150ml，待溫度降到18℃時，通CO2，速率為0.5ml/秒。起始電導率為7.2×103μS/cm，反應半小時後加0.1克H3BO3，繼續通CO2直到電導率降為1×103μS/cm，反應時間2小時40分產品過濾，100℃下乾燥後得25克。用掃描電子顯微鏡觀察晶形，如圖2所示。其晶粒平均直徑為1-2μ，片徑與片厚之比為5∶1到10∶1。
比較例1除不加H3BO4外，其它條件與實施例1相同。反應時間3小時，產品重25克，掃描電子顯微鏡照片表明，多數為粒狀和立方體狀晶體。
實施例2將CaO600g加入於6升水中，待溫度降至20℃時通CO2，流量為0.17M3/h，反應半小時後加10克H3BO3，繼續通CO2，使電導率由起始的5.8×103μS/cm降至小於1×103μS/cm，得碳酸鈣1公斤。掃描電子顯微鏡照片表明，晶體為片狀多邊形，平均直徑1μ，片徑5片厚之比大於10∶1。
實施例3加8克CaO於100ml水中，待溫度降至15℃時，通CO2流量為0.6ml/秒，起始電導率為6.2×103μS/cm，反應20分鐘後加0.2克硼砂，繼續通CO2直到電導率小於1×103μS/cm。反應時間2小時10分。產品過濾、乾燥。掃描電子顯微鏡照片表明，晶體為片狀多邊形，平均直徑2μ，片徑與片厚之比為5∶1至8∶1。
權利要求
1.一種通過用晶形控制劑並採用液相一步碳化法製備片狀晶形輕質碳酸鈣的方法，按劑量配比，在水中加入CaO，配成石灰乳溶液，控制到一定溫度，通入以一定流量CO2，加入晶形控制劑，再繼續通入CO2，直到碳化完全，產品經過濾、乾燥得到片狀晶形輕質碳酸鈣，其特徵在於所用的晶形控制劑是硼化物。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於硼化物可以是硼酸、硼砂、Na3B3O6、K3B3O6、K2[B5O8(OH)]2H2O、B2H6、HBO2、B2O3、BX3其加入量為CaO量的0.3%-3.5%。
3.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於硼化物在反應開始及反應過程中加入均可，以反應中加入效果為好。
全文摘要
本發明是一種片狀晶形輕質碳酸鈣的製備方法。本發明採用硼化物做晶形控制劑，用液相一步碳化法製備片狀晶形良好的輕質碳酸鈣。本發明採用的晶形控制劑硼化物，具有毒性低，價格便宜的優點，又採用一步法生產工藝，具有操作人員操作安全、簡便的優點，並適合工業化生產。
文檔編號C01F11/18GK1080909SQ9310862
公開日1994年1月19日 申請日期1993年7月15日 優先權日1993年7月15日
發明者袁偉, 金鑫 申請人:北京化工學院