專利名稱：一種從白云巖制備超細氧化鈣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化合物的制備方法，尤其涉及一種從白云巖制備超細氧化鈣的 方法。
背景技術(shù)：
白云巖是地球上重要的鈣鎂資源，在我國有著極其豐富的蘊藏量。但是目 前我國白云巖的開發(fā)利用程度很低，大部分礦山僅出售原礦。
超細CaO由于具有高比表面積、高活性，具有很強的吸附能力，目前已 被用于代替石灰乳溶液處理高濃度含氟廢水，并可吸附處理廢水中的汞及氯化 汞等。由于CaO價格便宜、原材料豐富，還被普遍用作脫硫技術(shù)中的固硫劑， 可有效脫除H2S和COS。其具備的高吸附量、低制備成本、較長循環(huán)使用壽 命及良好抗磨特性使之成為優(yōu)選的高溫C02脫除劑。經(jīng)過活化的CaO作為脫 污劑，可吸附處理垃圾焚燒產(chǎn)生的煙氣。
氧化轉(zhuǎn)還是一種用途廣泛的填充劑。在剛玉質(zhì)澆注料中摻雜CaO后，可 顯著提高其強度保持率和抗熱震性。飛灰中添加CaO，可以有效降低飛灰浸出 液體重重金屬痕量元素As、 Se和Cr的含量。CaO與其他氧化物MgO、 A1203、 Si02組成微晶玻璃時，CaO含量的增加可以促進微晶玻璃粉體的燒結(jié)致密化， 并增加樣品的介電常數(shù)和熱膨脹系數(shù)。在10NiO-NiFe2O4復(fù)合陶瓷中摻雜適量 CaO，可以增大陶瓷的致密度和徑向收縮率，并促進陶瓷晶粒的生長。CaO助 劑的加入可增強Ni/Al203催化劑的活性和抗積炭性能。經(jīng)過表面處理后的氧化 鈣填充到聚乙烯中，可極大增強其力學(xué)性能，并具有較好的光降解性能。超細 CaO還是常用的固體堿催化劑之一，具有高活性、催化劑壽命長及價格低廉等 優(yōu)點，應(yīng)用于多種有機合成反應(yīng)中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種從白云巖制備超細氧化鈣 的方法。
它包括如下步驟
1) 將100克充分破碎的白云巖粉末，在900 160(TC爐中煅燒3 8小時， 得到白云巖煅燒產(chǎn)物，其化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為(Mg,Ca)O;
2) 將100 150克充分破碎的白云巖粉末，加入到1 4升0.5 2 mol/L的 鹽酸溶液中，攪拌反應(yīng)0.5 3小時，濾去不溶殘渣，得到白云巖酸化液；3) 將白云巖煅燒產(chǎn)物加入到200 1000 mL 30 9(TC的去離子水中進行消 化處理；除去殘渣，加入白云巖酸化液，攪拌反應(yīng)0.5 3小時，離心分離，水 洗，固相烘干，得到超細氫氧化鎂粉末；
4) 在上述分離液中緩慢滴入0.5 5升0.4 4 N的堿溶液，并加入0.5 5 克分散劑，在50 90。C水浴中反應(yīng)0.5 5小時，離心分離、水洗、固相產(chǎn)物 烘干，在600 900"C爐中煅燒2 8小時，冷卻，得到超細氧化鈣粉體。
所述的白云巖為天然產(chǎn)出巖石，其主要礦物成分為白云石，化學(xué)結(jié)構(gòu)通式 為CaMg(C03)2。超細氧化鈣為平均粒徑為10 500 nm的CaO粉體。堿溶液 為NaOH、 KOH、尿素或氨水溶液中的一種或幾種。分散劑為三聚磷酸鈉、聚 乙二醇、檸檬酸或十二烷基苯磺酸鈉中的一種或幾種。
本發(fā)明提出的從白云巖制備超細氧化鈣的方法以天然白云巖為原材料，價 格低廉，其制備工藝流程非常簡單，設(shè)備投資成本低，在生產(chǎn)過程中幾乎不產(chǎn) 生廢液，有利于環(huán)境保護。制得的氧化鈣粉體顆粒均一，平均粒徑在10 500 nm 之間，具有高比表面積、高活性、高溫穩(wěn)定等優(yōu)點，在填充劑、阻燃劑、吸附 劑等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
具體實施例方式
超細氧化鈣具有耐高溫、吸附能力強、高活性等優(yōu)點，目前已廣泛用作固
硫劑、C02脫除劑、陶瓷等材料的填充劑、有機合成反應(yīng)的催化劑等，是一種
用途極為廣泛的無機粉體。
本發(fā)明提出了一種從白云巖制備超細氧化鈣的方法，其制備工藝流程簡
單，生產(chǎn)成本低廉。
具體實施方式
包括以下步驟
制備的第一步是取100克充分破碎的白云巖，在900 1600。C爐中煅燒3 8小時，煅燒過程中白云巖逐步脫去C02，形成化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為(Mg，Ca)O的白 云巖煅粉，其中含有少量Si02、 Fe203、 Al203等次要組分。 MgCa(C03)2 — MgO+CaO+2C02T
另取100 150克充分破碎的白云巖，加入到1 4升0.5 2 mol/L的鹽酸 溶液中，攪拌反應(yīng)0.5 3小時，濾去不溶殘渣后，得到以MgCl2和CaCl2為主 的白云巖酸化液；酸化液中Ca、Mg元素含量略多于白云巖煅粉中的鈣鎂含量。 MgCa(C03)2+4HCl — MgCl2+CaCl2+2H20+2C02T
制備的第二步是將白云巖煅粉加入到200 1000 mL 30 90'C的去離子水 中進行消化處理；煅粉中的CaO禾B MgO在溫水中反應(yīng)成為Mg(OH)2和 Ca(OH)2。除去殘渣后，在消化液中加入白云巖酸化液，攪拌反應(yīng)0.5 3小時;根據(jù)反應(yīng)Ca(OH)2 + MgCl2 ^> CaCl2 + Mg(OH)2的反應(yīng)吉布斯函數(shù)變，△ G=—94.85 KJ/mo1，該反應(yīng)在常溫下能自發(fā)進行。酸化液中的鈣鎂含量多于白 云巖煅粉中的含量，從而保證了該反應(yīng)能較徹底的完成。反應(yīng)結(jié)束后得到氫氧 化鎂及氯化鈣的懸浮液。MgO+CaO+H20 — Mg(OH)2+Ca(OH)2 Ca(OH)2+MgCl2 — CaCl2+Mg(OH)2制備的第三步是將得到的懸浮液離心清洗，固相烘干后得到超細氫氧化鎂 粉末；在清液中緩慢滴入0.5 5升0.4 4N的堿溶液，并加入0.5 5克分散 劑，反應(yīng)在50 9(TC水浴中進行0.5 5小時。反應(yīng)過程中控制堿溶液的滴加 速率，使氫氧化鈣能均勻緩慢的沉淀；分散劑的作用是使微粒之間產(chǎn)生排斥力， 并在微粒表面形成一層保護膜，從而減少顆粒之間的團聚。 Ca2++20H- — Ca(OH)2|將得到的沉淀經(jīng)離心、清洗、烘干后在600 90(TC爐中煅燒2 8小時， 超細的氫氧化鈣粉體分解成為CaO，冷卻后即得超細氧化鈣粉體。下面結(jié)合實施例進一步說明本發(fā)明。實施例1:1) 將100克充分破碎的白云巖粉末，在90(TC爐中煅燒8小時，得到白云 巖煅燒產(chǎn)物，其化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為(Mg,Ca)O;2) 將100克充分破碎的白云巖粉末，加入到1升2 mol/L的鹽酸溶液中， 攪拌反應(yīng)3小時，濾去不溶殘渣，得到白云巖酸化液；3) 將白云巖煅燒產(chǎn)物加入到1000mL30'C的去離子水中進行消化處理；除 去殘渣，加入白云巖酸化液，攪拌反應(yīng)0.5小時，離心分離，水洗，固相烘干， 得到超細氫氧化鎂粉末；4) 在上述分離液中緩慢滴入5升0.4 N的NaOH溶液，并加入0.5克聚乙 二醇，在9(TC水浴中反應(yīng)0.5小時，離心分離、水洗、固相產(chǎn)物烘干，在600。C 爐中煅燒8小時，冷卻，得到超細氧化鈣粉體。實施例2:1) 將IOO克充分破碎的白云巖粉末，在160(TC爐中煅燒3小時，得到白云 巖煅燒產(chǎn)物，其化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為(Mg,Ca)O;2) 將150克充分破碎的白云巖粉末，加入到4升0.5 mol/L的鹽酸溶液中， 攪拌反應(yīng)0.5小時，濾去不溶殘渣，得到白云巖酸化液；3) 將白云巖煅燒產(chǎn)物加入到200mL9(TC的去離子水中進行消化處理；除去殘渣，加入白云巖酸化液，攪拌反應(yīng)3小時，離心分離，水洗，固相烘干， 得到超細氫氧化鎂粉末；4)在上述分離液中緩慢滴入0.5升4 N的KOH溶液，并加入5克檸檬酸， 在5(TC水浴中反應(yīng)5小時，離心分離、水洗、固相產(chǎn)物烘干，在90(TC爐中煅 燒2小時，冷卻，得到超細氧化鈣粉體。實施例3:1) 將IOO克充分破碎的白云巖粉末，在120(TC爐中煅燒6小時，得到白云 巖煅燒產(chǎn)物，其化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為(Mg，Ca)O;2) 將120克充分破碎的白云巖粉末，加入到2升1 mol/L的鹽酸溶液中， 攪拌反應(yīng)l小時，濾去不溶殘渣，得到白云巖酸化液；3) 將白云巖煅燒產(chǎn)物加入到500 mL 5(TC的去離子水中進行消化處理；除 去殘渣，加入白云巖酸化液，攪拌反應(yīng)2小時，離心分離，水洗，固相烘干， 得到超細氫氧化鎂粉末；4) 在上述分離液中緩慢滴入2升2 N的尿素溶液，并加入3克十二垸基苯 磺酸鈉，在70"C水浴中反應(yīng)2小時，離心分離、水洗、固相產(chǎn)物烘干，在700'C 爐中煅燒6小時，冷卻，得到超細氧化鈣粉體。實施例4:1) 將100克充分破碎的白云巖粉末，在1400'C爐中煅燒5小時，得到白云 巖煅燒產(chǎn)物，其化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為(Mg,Ca)O;2) 將140克充分破碎的白云巖粉末，加入到3升0.7mol/L的鹽酸溶液中， 攪拌反應(yīng)2小時，濾去不溶殘渣，得到白云巖酸化液；3) 將白云巖煅燒產(chǎn)物加入到800 mL 7(TC的去離子水中進行消化處理；除 去殘渣，加入白云巖酸化液，攪拌反應(yīng)l小時，離心分離，水洗，固相烘干， 得到超細氫氧化鎂粉末；4) 在上述分離液中緩慢滴入3升1 N的氨水溶液，并加入1克三聚磷酸鈉， 在8(TC水浴中反應(yīng)3小時，離心分離、水洗、固相產(chǎn)物烘干，在80(TC爐中煅 燒4小時，冷卻，得到超細氧化鈣粉體。
權(quán)利要求
1.一種從白云巖制備超細氧化鈣的方法，其特征在于包括如下步驟1)將100克充分破碎的白云巖粉末，在900～1600℃爐中煅燒3～8小時，得到白云巖煅燒產(chǎn)物，其化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為(Mg，Ca)O；2)將100～150克充分破碎的白云巖粉末，加入到1～4升0.5～2mol/L的鹽酸溶液中，攪拌反應(yīng)0.5～3小時，濾去不溶殘渣，得到白云巖酸化液；3)將白云巖煅燒產(chǎn)物加入到200～1000mL 30～90℃的去離子水中進行消化處理；除去殘渣，加入白云巖酸化液，攪拌反應(yīng)0.5～3小時，離心分離，水洗，固相烘干，得到超細氫氧化鎂粉末；4)在上述分離液中緩慢滴入0.5～5升0.4～4N的堿溶液，并加入0.5～5克分散劑，在50～90℃水浴中反應(yīng)0.5～5小時，離心分離、水洗、固相產(chǎn)物烘干，在600～900℃爐中煅燒2～8小時，冷卻，得到超細氧化鈣粉體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從白云巖制備超細氧化鈣的方法，其特征 在于所述的白云巖為天然產(chǎn)出巖石，其主要礦物成分為白云石，化學(xué)結(jié)構(gòu)通式 為CaMg(C03)2。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從白云巖制備超細氧化鈣的方法，其特征 在于所述的超細氧化鈣為平均粒徑為10 500 nm的CaO粉體。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從白云巖制備超細氧化鈣的方法，其特征 在于，所述的堿溶液為NaOH、 KOH、尿素或氨水溶液中的一種或幾種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從白云巖制備超細氧化鈣的方法，其特征 在于，所述的分散劑為三聚磷酸鈉、聚乙二醇、檸檬酸或十二垸基苯磺酸鈉中 的一種或幾種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種從白云巖制備超細氧化鈣的方法。白云巖在我國有著極其豐富的蘊藏量，其主要成分為化學(xué)通式為MgCa(CO₃)₂的白云石。通過簡單的幾個步驟首先將白云巖煅粉與白云巖酸化液反應(yīng)實現(xiàn)鈣鎂分離；然后在鈣鎂分離后得到的氯化鈣溶液中滴加堿溶液，獲得的氫氧化鈣微粒經(jīng)煅燒后得到具有活性的超細氧化鈣粉體。超細氧化鈣在阻燃劑、吸附劑、填充劑等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。本發(fā)明提出的制備超細氧化鈣的方法，其工藝流程簡單，設(shè)備投資少，運行成本低廉，制得的氧化鈣純度在90％以上，并同時獲得極具經(jīng)濟價值的超細氫氧化鎂粉末，是一項經(jīng)濟有效的制備超細氧化鈣的方法。
文檔編號C01F11/00GK101318681SQ20081006304
公開日2008年12月10日 申請日期2008年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月8日
發(fā)明者瑛 葉, 呂雙雙, 夏枚生, 姚志通, 路 張, 李秀悌, 陳雪剛 申請人:浙江大學(xué)