專利名稱：：片狀輕鈣的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種輕鈣的制備技術(shù)，具體地說，是一種可以用于造紙涂料的片狀輕質(zhì)碳酸鈣的制備方法。
背景技術(shù)：
：碳酸鈣是重要的無機(jī)化工產(chǎn)品，常作填料，廣泛應(yīng)用于橡膠、塑料、涂料、造紙和油墨等作業(yè)。由于PCC的不透光性能和對光的散射性能，使紙廠可生產(chǎn)出更高級別的不透光紙，PCC還具有比常規(guī)瓷土顏料高的光澤度，使用它可使紙品光澤度更高。光澤度高、不透明度性強(qiáng)對于紙張而言，從審美觀點上看，對消費者有很強(qiáng)的吸引力。片狀碳酸鈣主要用于紙張涂布，可增加紙張的光澤度和平整度，是造紙用高嶺土的理想替代品。普通碳酸鈣通常以石灰石為原料，經(jīng)過煅燒制得生石灰，然后生石灰加水消化并吸收二氧化碳進(jìn)行碳化，最后脫水、干燥得到產(chǎn)品。片狀碳酸鈣的制備方法主要分為兩步法和一步法。兩步法是指在液相條件下，首先用二氧化碳將石灰乳碳化到一定程度，控制條件得到片狀的中間產(chǎn)物，分離出來，在不改變己形成晶形的前提下，繼續(xù)碳化，完成后半段的碳化反應(yīng)，最終得到片狀碳酸鈣。日本專利昭63—50316、昭61-219717就是采用兩步法。兩步法的不足之處在于一是反應(yīng)過程分兩步進(jìn)行，比較繁瑣，且第二步碳化工藝能耗較多；二是要在碳化過程中得到片狀中間物以及在第二階段碳化又不使晶形遭到破壞，條件難以控制，得到的產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。一步法是指象制備普通沉淀碳酸鈣一樣，碳化工藝一步完成，其特點是在碳化過程中在適當(dāng)時間加入晶形控制劑得到片狀碳酸鈣。日本專利特開平5—116936公開了在碳化過程中加入有機(jī)膦化物作為晶形控制劑的同時，加入水溶性的堿土金屬鹽起協(xié)同作用，這一方法得到的片狀碳酸鈣用于造紙，使紙張性能有較大改善，但是由于添加的有機(jī)膦化物毒性較大，且價格昂貴，所以該方法在工業(yè)化方面受到限制。袁偉、金蠢在《精細(xì)化工》1998年No.2中報道，采用價廉、低毒的硼化物作為晶形控制劑，也可以得到片狀碳酸鈣。但得率較低，穩(wěn)定性差，徑厚比小。中國專利CN1986413將片狀Zr(HPO4)2加入到重量濃度為220XCa(OH)2漿料中，片狀Zr(HP04)2的加入量為Ca(OH)2重量的0.55X(絕干/絕干)，通入含有(302的氣體碳化，碳化溫度為109(TC，CO2的氣體的體積濃度為10100X，碳化到漿料的pH為6.5-7.5時碳化結(jié)束，得到片狀輕質(zhì)碳酸鈣。該方法所用的鋯鹽來制備晶種，鋯鹽的價格昂貴，所以制備的片狀輕鈣價格也較貴；另外該方法制備的片狀輕鈣尺寸偏大，顆粒粒徑分布寬，使其應(yīng)用效果降低。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種片狀輕鈣的制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。本發(fā)明的方法，包括如下步驟先制備片狀晶種，然后將片狀晶種加入到Ca(OH)2漿料中，通入含有C02的氣體碳化，C02的氣體的體積濃度為10100。/。，碳化至UpH為6.5—7.5時碳化結(jié)束，得到片狀輕鈣，所述晶種為Mg6Al2(OH),6C03，4H20;絕干晶種的加入量為絕干Ca(OH)2重量的0.3—3.0%;Ca(OH)2漿料的重量含量為2—20%Ca(OH)2;所述片狀晶種的制備方法如下將可溶性鎂鹽與可溶性鋁鹽混合配制成鹽溶液，將NaOH和Na2C03混合配制成堿溶液；將鹽溶液和堿溶液同時滴加入反應(yīng)器，混合，攪拌，并保持pH值為811，然后從反應(yīng)產(chǎn)物中收集片狀產(chǎn)物Mg6Al2(OH)16C03*4H20，即為片狀晶種；可溶性鎂鹽與可溶性鋁鹽，按Mg/Al摩爾比計為33.5:1;NaOH和Na2C03的摩爾比為1618:1;所述的可溶性鎂鹽和可溶性鋁鹽的混合溶液的濃度為0.3—2.0mol/L，NaOH和Na2C03混合溶液的濃度為0.1—3.0mol/L;所述的鹽溶液和堿溶液的摩爾比為Mg2+:Al3+:OtT":C032-=67:2:1618:1;所述的鹽溶液和堿溶液同時滴加的反應(yīng)時間為25小時；所述的可溶性鎂鹽是硫酸鎂、氯化鎂或硝酸鎂中的一種以上；所述的可溶性鋁鹽是硫酸鋁、氯化鋁或硝酸鋁中的一種以上；所述的片狀輕鈣的直徑為0.1—0.3,，徑厚比為10:1—30:1。本技術(shù)制備的片狀結(jié)構(gòu)輕鈣適合于做紙張涂料，用狀輕鈣部分取代進(jìn)口瓷土及煅燒高嶺土，制成的紙頁具有良好的光澤度、平滑度、不透明度和印刷適應(yīng)性。本技術(shù)制備的特點是采用價格便宜、易得的可溶性鎂鹽和可溶性鋁鹽來制備，制得的片狀輕鈣價格便宜。另外本方法制備的片狀輕鈣尺寸為0.2微米左右，且顆粒粒徑分布窄，顆粒形貌為圓餅狀，所以本技術(shù)制備的片狀輕鈣其應(yīng)用涂布光澤度和平滑度較高。具體實施方法實施例1將47kg的六水氯化鎂與44kg的十八水硫酸鋁加水溶解制成lm3水溶液，制成鹽溶液；將24.5kg的NaOH與3.6kg的Na2C03加水溶解制成lm3水溶液，制成堿溶液。將鹽溶液和堿溶液同時滴加到3m3反應(yīng)釜中，不斷攪拌并保持pH值在8，滴加的反應(yīng)時間為2小時，滴加完畢得到片狀Mg6Al2(OH)16C03*4H20。過濾、洗滌片狀Mg6Al2(OH)!6C03'4H20,得到含固量為30。/。的濾餅57kg。以片狀Mg6Al2(OH)16CO3'4H20為晶種，將50kg片狀Mg6Al2(OH)16CO3*41120濾餅加入到5噸12。/。Ca(OH)2漿料中，通入體積含量為10%(:02的氣體碳化，碳化到pH為7.0時碳化結(jié)束，將片狀輕鈣槳料過濾得到含固量61.0%片狀輕鈣濾餅1260kg。用掃描電子顯微鏡觀察片狀輕鈣直徑為0.18pm，徑厚比為15:1。實施例2將10kg的六水硝酸鎂與3.1kg的六水三氯化鋁加水溶解制成50升水溶液，制成鹽溶液；將4.2kg的NaOH與0.69kg的Na2CCb加水溶解制成50升水溶液，制成堿溶液。將鹽溶液和堿溶液同時滴加到200升反應(yīng)釜中，不斷攪拌并保持pH值在11，滴加的反應(yīng)時間為5小時，滴加完畢得到片狀Mg6Al2(OH)16C03*4H20。過濾、洗滌片狀Mg6Al2(OH)16C03'4H20，得到含固量為35%的濾餅8.7kg。以片狀Mg6Al2(OH)16C03*4H20為晶種，將8kg片狀Mg6Al2(OH)16CO3*4H20濾餅加入到5噸10。/。Ca(OH)2漿料中，通入體積含量為30%CO2的氣體碳化，碳化到pH為7.1時碳化結(jié)束，將片狀輕鈣槳料過濾得到含固量58.0%片狀輕鈣濾餅1070kg。用掃描電子顯微鏡觀察片狀輕鈣直徑為0.21um，徑厚比為18:1。實施例3將122kg的無水硫酸鎂與44.5kg的無水三氯化鋁加水溶解制成11113水溶液，制成鹽溶液；將110kg的NaOH與17.7kg的Na2C03加水溶解制成lmVK溶液，制成堿溶液。將鹽溶液和堿溶液同時滴加到3n^反應(yīng)釜中，不斷攪拌并保持pH值在9，滴加的反應(yīng)時間為3小時，滴加完畢得到片狀Mg6Al2(OH)16C03*4H20。過濾、洗滌片狀Mg6Al2(OH)!6C03'4H20，得到含固量為40。/。的濾餅215kg。以片狀Mg6Al2(OH)16CO3*4H20為晶種，將75kg片狀Mg6Al2(OH)16CO3'4H20濾餅加入到5噸20%Ca(OH)2漿料中，通入100°/。CO2的氣體碳化，碳化到pH為6.9時碳化結(jié)束，將片狀輕鈣漿料過濾得到含固量62.0%片狀輕鈣濾餅2010kg。用掃描電子顯微鏡觀察片狀輕鈣直徑為0.20nm，徑厚比為22:1。實施例4將60kg的無水硫酸鎂與62.5kg的九水硝酸鋁加水溶解制成500升水溶液，制成鹽溶液；將53kg的NaOH與8.8kg的Na2C03加水溶解制成500升水溶液，制成堿溶液。將鹽溶液和堿溶液同時滴加到2mS反應(yīng)釜中，不斷攪拌并保持pH值在10，滴加的反應(yīng)時間為4小時，滴加完畢得到片狀Mg6Al2(OH)16C03*4H20。過濾、洗滌片狀Mg6Al2(OH)wC03'4H20，得到含固量為38M的濾餅115kg。以片狀Mg6Al2(OH)16CO3*4H20為晶種，將75kg片狀Mg6Al2(OH)16CO3*4H20濾餅加入到5噸13°/。Ca(OH)2漿料中，通入100%CO2的氣體碳化，碳化到pH為6.8時碳化結(jié)束，將片狀輕鈣漿料過濾得到含固量60.0%片狀輕鈣濾餅1425kg。用掃描電子顯微鏡觀察片狀輕鈣直徑為0.25pm，徑厚比為30:1。實施例5將77kg的七水硫酸鎂與67kg的十八水硫酸鋁加水溶解制成500升水溶液，制成鹽溶液；將34kg的NaOH與5.3kg的Na2C03加水溶解制成500升水溶液，制成堿溶液。將鹽溶液和堿溶液同時滴加到21113反應(yīng)釜中，不斷攪拌并保持pH值在9，滴加的反應(yīng)時間為3.5小時，滴加完畢得到片狀Mg6Al2(OH)16C03*4H20。過濾、洗滌片狀Mg6Al2(OH)16C03'4H20，得到含固量為35%的濾餅74kg。以片狀Mg6Al2(OH)16CO3*4H20為晶種，將25kg片狀Mg6Al2(OH)16CO3'4H20濾餅加入到5噸8%Ca(OH)2漿料中，通入100%CO2的氣體碳化，碳化到PH為6.7時碳化結(jié)束，將片狀輕鈣漿料過濾得到含固量57.0%片狀輕鈣濾餅925kg。用掃描電子顯微鏡觀察片狀輕鈣直徑為0.24pm，徑厚比為28:1。在白卡面涂配方中，使用上述實施例片狀輕鈣樣品代替部分的進(jìn)口瓷土及煅燒高嶺土，考察涂布紙樣的物理指標(biāo)和印刷適性等性能變化情況。面涂實驗采用帶預(yù)涂的白卡紙，使用線性涂布棒進(jìn)行面涂，涂布量10g/m2;與原配方的涂布紙樣進(jìn)行對比。涂布壓光條件分別取上述涂布紙樣用小型壓光機(jī)硬壓光兩次(0.3Mpa，9(TC)。采用GB/T1033-1995標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測。具體見表1和表2。表1面涂面涂配方<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>從結(jié)果看，同樣條件下與原配方相比較，上述實施例片狀輕鈣部分取代進(jìn)口瓷土及煅燒高嶺土，紙樣的平滑、涂布光澤度、表面強(qiáng)度、油墨吸收性及其它差異不大。權(quán)利要求1.片狀輕鈣的制備方法，其特征在于，包括如下步驟先制備片狀晶種，然后將片狀晶種加入到Ca(OH)2漿料中，通入含有CO2的氣體碳化，CO2的氣體的體積濃度為10～100％，碳化到pH為6.5—7.5時碳化結(jié)束，得到片狀輕鈣，所述晶種為Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，絕干晶種的加入量為絕干Ca(OH)2重量的0.3—3.0%。3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，Ca(OH)2漿料的重量含量為2—20%Ca(OH)2。4.根據(jù)權(quán)利要求l、2或3所述的方法，其特征在于，所述片狀晶種的制備方法如下將可溶性鎂鹽與可溶性鋁鹽混合配制成鹽溶液，將NaOH和Na2CCV混合配制成堿溶液；將鹽溶液和堿溶液同時滴加入反應(yīng)器，混合，攪拌，并保持pH值為811，然后從反應(yīng)產(chǎn)物中收集片狀產(chǎn)物Mg6Al2(OH)16C03*4H20，即為片狀晶種。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，可溶性鎂鹽與可溶性鋁鹽，按Mg/Al摩爾比計為33.5:1;NaOH和Na2C03的摩爾比為1618:1。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述的可溶性鎂鹽和可溶性鋁鹽的混合溶液的濃度為0.3—2.0mol/L，NaOH和Na2C03混合溶液的濃度為0.1—3.0mol/L;所述的鹽溶液和堿溶液的摩爾比為Mg2+:Al3+:OH":C032-=67:2:1618:1;所述的鹽溶液和堿溶液同時滴加的反應(yīng)時間為25小時。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述的可溶性鎂鹽是硫酸鎂、氯化鎂或硝酸鎂中的一種以上；所述的可溶性鋁鹽是硫酸鋁、氯化鋁或硝酸鋁中的一種以上。8.—種片狀晶種，其特征在于，是這樣制備的將可溶性鎂鹽與可溶性鋁鹽混合配制成鹽溶液，將NaOH和Na2C03混合配制成堿溶液；將鹽溶液和堿溶液同時滴加入反應(yīng)器，混合，攪拌，并保持pH值為811，然后從反應(yīng)產(chǎn)物中收集片狀產(chǎn)物Mg6Al2(OH)16C03*4H20，即為片狀晶種；可溶性鎂鹽與可溶性鋁鹽，按Mg/Al摩爾比計為33.5:1;NaOH和Na2C03的摩爾比為1618:1;所述的鹽溶液和堿溶液的摩爾比為Mg2+:Al3+:OH~:C032-=67:2:1618:1。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的片狀晶種，其特征在于，所述的可溶性鎂鹽是硫酸鎂、氯化鎂或硝酸鎂中的一種以上；所述的可溶性鋁鹽是硫酸鋁、氯化鋁或硝酸鋁中的一種以上。全文摘要本發(fā)明提供了一種片狀輕鈣的制備方法，包括如下步驟先制備片狀晶種，然后將片狀晶種加入到Ca(OH)₂漿料中，通入含有CO₂的氣體碳化，CO₂的氣體的體積濃度為10～100％，碳化到pH為6.5-7.5時碳化結(jié)束，得到片狀輕鈣，所述晶種為Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O。本技術(shù)制備的特點是采用價格便宜、易得的可溶性鎂鹽和可溶性鋁鹽來制備，制得的片狀輕鈣價格便宜。另外本方法制備的片狀輕鈣尺寸為0.2微米左右，且顆粒粒徑分布窄，顆粒形貌為圓餅狀，所以本技術(shù)制備的片狀輕鈣其應(yīng)用涂布光澤度和平滑度較高。文檔編號C01F11/18GK101381090SQ20081020076公開日2009年3月11日申請日期2008年9月27日優(yōu)先權(quán)日2008年9月27日發(fā)明者施曉旦,王彥華申請人:上海東升新材料有限公司