專利名稱：一種活性納米碳酸鈣的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輕質(zhì)納米碳酸鈣的生產(chǎn)方法，本發(fā)明尤其涉及一種活性納米碳酸鈣的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
活性納米碳酸鈣屬于輕質(zhì)(沉淀)碳酸鈣的一種，“納米”表示碳酸鈣的一次結(jié)構(gòu)粒徑≤100nm，“活性”表示產(chǎn)品顆粒是經(jīng)過表面處理，產(chǎn)品顆粒具有親油性質(zhì)。
已知的輕質(zhì)(沉淀)碳酸鈣的制造方法，對(duì)原料石灰石質(zhì)量要求很高按重量比含CaCO3≥96.5％、MgCO3≤1.46％(摘自無機(jī)鹽工業(yè)技術(shù)叢書之四——碳酸鈣的生產(chǎn)與應(yīng)用。胡志彤。內(nèi)蒙古人民出版社。2001.4)。如果制造納米級(jí)碳酸鈣，對(duì)石灰石質(zhì)量要求會(huì)更高，這不但增加成本，而且限制了納米碳酸鈣工業(yè)的發(fā)展。而且生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢灰乳及含CO2的碳化尾氣對(duì)環(huán)境有一定程度的污染，此外已知的活化劑及活化工藝制得的產(chǎn)品活化率低，分散性能欠佳，影響應(yīng)用效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺點(diǎn)，提供一種以重量比CaCO3為85～95％、MgCO3為2～5％的普通石灰石及CO2體積含量≥55％的氣體為原料，生產(chǎn)活性納米碳酸鈣的方法，該方法工藝過程簡單、成本低，制得的產(chǎn)品粒度均勻。
本發(fā)明的另一目的在于與氨堿法純堿聯(lián)產(chǎn)，使得生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣及廢渣得以利用，對(duì)環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生污染。
本發(fā)明還有一個(gè)目的在于提高產(chǎn)品的活化率，改善其分散性能。
本發(fā)明提供了一種活性納米碳酸鈣的生產(chǎn)方法，它包括以下步驟(1)將重量比CaCO3為85～95％；MgCO3為2～5％的普通石灰石煅燒，向煅燒后生成的生石灰中加溫度為40--90℃的水進(jìn)行消化反應(yīng)5秒-30分鐘生成粗灰乳，將所述粗灰乳精制后得到精制灰乳及廢灰乳，所述精制灰乳與廢灰乳折成含CaO的重量比為10∶1-1∶6，所述精制灰乳的濃度以折成含CaO的重量比計(jì)算為4-20％；(2)向所述精制灰乳內(nèi)加入占碳化終點(diǎn)料漿中所含碳酸鈣干重的0-2％的結(jié)晶控制劑，然后再通入CO2體積含量≥55％的氣體進(jìn)行碳化，碳化溫度為5-25℃，反應(yīng)時(shí)間為40-120分鐘；(3)將碳化后制得的碳化料漿送往活化工序加入活化劑進(jìn)行活化；(4)將活化后制得的活化料漿進(jìn)行過濾、洗滌、干燥、粉碎、過篩制得成品活性納米碳酸鈣。
所述的活化工序是在碳化料漿中先加入占料漿中碳酸鈣的干重0.1～10％的分散劑，經(jīng)攪拌10～30分鐘后，再加入占料漿中碳酸鈣的干重0.1～10％的改性樹脂酸，繼續(xù)攪拌30～120分鐘，活化過程的溫度為40～80℃。
本發(fā)明方法中采用一般石灰石為原料，利用CO2體積含量≥55％的氣體進(jìn)行精灰乳碳化，在碳化前的精灰乳內(nèi)加入結(jié)晶控制劑，碳化效果好，粒度分布均勻，粒度≤80nm，降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)由于可以和氨堿法純堿聯(lián)產(chǎn)，所以生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢灰乳及廢尾氣可以返回制堿系統(tǒng)利用，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明的活化工序采用復(fù)合型活化劑，即改性樹脂酸與分散劑反應(yīng)生成一種親油的化合物，牢固的包覆在碳酸鈣顆粒的表面，使得產(chǎn)品活化率≥98％、分散性好。


附圖是本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
制造活性納米碳酸鈣的原料石灰石采用一般石灰石(重量比為CaCO390～92％、MgCO33.0～4.5％)為原料，可以采用氨堿法制純堿用的石灰石與氨堿法純堿聯(lián)產(chǎn)，該石灰石含有MgCO3、Fe2O3、SiO2等雜質(zhì)較多，這些雜質(zhì)必須在“精制工序”中除去。已知技術(shù)的精制方法，只是用旋流器除砂即除SiO2，其余雜質(zhì)是無法去除的。本發(fā)明是利用下面的原理石灰石在煅燒過程中，雜質(zhì)與CaO生成不易消化的玻璃體——XCaO·Al2O3、YCaO·Fe2O3、ZCaO·SiO2等，在“精制工序”生石灰與水相遇，瞬間發(fā)生激烈的消化反應(yīng)，反應(yīng)熱足以使化灰水沸騰，由于CaO轉(zhuǎn)化成Ca(OH)2時(shí)，體積增大，生石灰瞬間裂開，化灰水趁勢進(jìn)入裂縫中，從而加速了反應(yīng)的進(jìn)行。如果石灰石中某局部含有雜質(zhì)，此處必然形成玻璃體，該玻璃體消化速度極慢，所以，可以用控制消化時(shí)間的方法來精制灰乳。根據(jù)石灰石質(zhì)量及用戶要求，凡是在5秒-30分鐘內(nèi)，一般為1～10分鐘內(nèi)，不參與消化反應(yīng)的生石灰，一律視為廢品，排至系統(tǒng)之外，此物料稱為廢灰乳，從而得到精制灰乳。廢灰乳中，不但含有消化速度極慢的玻璃體，還含有大量被玻璃體包覆的CaO。這些CaO，只有在延長消化時(shí)間的條件下，才能被消化。精灰乳與廢灰乳折成含CaO的重量比為10∶1-1∶6，一般為1∶2-1∶5，精制灰乳的濃度以折成含CaO的重量比計(jì)算為4-20％，這么多的廢灰乳排掉對(duì)于獨(dú)立存在的碳酸鈣廠是不能接受的，一方面成本要增加很多，同時(shí)，排出的廢灰乳將污染環(huán)境，但本發(fā)明提供的方法可以與氨堿法純堿聯(lián)產(chǎn)，廢灰乳可以送往純堿生產(chǎn)系統(tǒng)的“化灰機(jī)”進(jìn)一步消化，然后送往蒸氨工序回收利用。
本發(fā)明方法的碳化工序中在碳化料漿中加入占碳化終點(diǎn)料漿中所含碳酸鈣干重0-2％的結(jié)晶控制劑，所述結(jié)晶控制劑可以為三氯化鋁、六偏磷酸鈉或焦磷酸鈉中的一種。
本發(fā)明方法的碳化工序利用體積含量CO2≥55％的氣體進(jìn)行精灰乳的碳化，該碳化用氣可以采用制堿塔用的下段氣，獨(dú)立碳酸鈣廠碳化用的是石灰窯的窯氣，該窯氣體積含量為CO230-36％。本發(fā)明提供的方法可以與氨堿法純堿聯(lián)產(chǎn)，碳化尾氣可以返回純堿生產(chǎn)系統(tǒng)，經(jīng)加壓后送往碳化工序回收利用。
活性納米碳酸鈣是需要對(duì)產(chǎn)品顆粒進(jìn)行表面處理的。已知的活化方法是將碳化料漿在攪拌條件下升溫至約60℃，再加入活化劑，活化劑即表面處理劑主要有樹脂酸、脂肪酸、鈦酸酯、鋁酸酯等，然后再繼續(xù)攪拌約1小時(shí)，但活化效果欠佳。本發(fā)明提供的活化技術(shù)為利用復(fù)合型活化劑進(jìn)行濕法活化，即先在碳化料漿中加入占料漿中碳酸鈣干重的0.1～10％的分散劑，經(jīng)攪拌10～30分鐘，再加入占料漿中碳酸鈣干重的0.1～10％的改性樹脂酸，繼續(xù)攪拌30～120分鐘，活化過程的溫度控制在40～80℃，活化結(jié)果是改性樹脂酸與分散劑反應(yīng)生成一種親油的化合物，牢固的包覆在碳酸鈣顆粒的表面。所述的分散劑為分子量為7000的低分子量聚丙烯酸酯或聚丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸鹽共聚物中的一種。所述的改性樹脂酸為季戊四醇松香酯或甘油松香酯中的一種。
權(quán)利要求
1.一種活性納米碳酸鈣的生產(chǎn)方法，其特征在于它包括以下步驟(1)將重量比CaCO3為85～95％、MgCO3為2～5％的普通石灰石煅燒，向煅燒后生成的生石灰中加溫度為40--90℃的水進(jìn)行消化反應(yīng)5秒-30分鐘生成粗灰乳，將所述粗灰乳精制后得到精制灰乳及廢灰乳，所述精制灰乳與廢灰乳折成含CaO的重量比為10∶1-1∶6，所述精制灰乳的濃度以折成含CaO的重量比計(jì)算為4-20％；(2)向所述精制灰乳內(nèi)加入占碳化終點(diǎn)料漿中所含碳酸鈣干重的0-2％的結(jié)晶控制劑，然后再通入CO2體積含量≥55％的氣體進(jìn)行碳化，碳化溫度為5-25℃，反應(yīng)時(shí)間為40-120分鐘；(3)將碳化后制得的碳化料漿送往活化工序加入活化劑進(jìn)行活化；(4)將活化后制得的活化料漿進(jìn)行過濾、洗滌、干燥、粉碎、過篩制得成品活性納米碳酸鈣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活性納米碳酸鈣的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的石灰石為氨堿法制堿用的普通石灰石。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的活性納米碳酸鈣的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的碳化用的CO2氣為氨堿法制堿塔用的下段氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活性納米碳酸鈣的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的活化工序是在碳化料漿中先加入占料漿中碳酸鈣的干重0.1～10％的分散劑，經(jīng)攪拌10～30分鐘后，再加入占料漿中碳酸鈣的干重0.1～10％的改性樹脂酸，繼續(xù)攪拌30～120分鐘，活化過程的溫度為40～80℃。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種活性納米碳酸鈣的生產(chǎn)方法，它包括以下步驟(1)將重量比CaCO
文檔編號(hào)C01F11/18GK1418817SQ0215688
公開日2003年5月21日 申請(qǐng)日期2002年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月20日
發(fā)明者祁壽箎, 黑毅, 齊金峰, 常洪林, 杜成正, 杜鳳軍, 盧俊鋒, 程雄平 申請(qǐng)人:天津渤?；び邢挢?zé)任公司天津堿廠