專利名稱：可溶性碳酸鹽制備納米碳酸鈣粉體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備顆粒尺度為納米級的碳酸鈣粉體方法，具體說是使用可溶性 碳酸鹽、通過化學反應直接獲得納米級碳酸鈣粉體的制備方法。
背景技術(shù)：
納米碳酸鈣粉體是目前唯一達到萬噸級規(guī)模且應用最為廣泛的優(yōu)異功能納米材 料，其粒徑尺度在I-IOOnm之間。納米碳酸鈣不僅具有增容填充、降低成本的作用，而且其 增韌補強效果可極大地改善和提高相關(guān)行業(yè)產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，已被廣泛用作橡膠、塑料、 造紙、涂料、電線、電纜、油墨、電焊條、有機合成、冶金、玻璃、石棉工業(yè)、醫(yī)藥、食品、日化、飼 料等行業(yè)的填料和添加劑。目前，納米碳酸鈣的制備方法主要采用傳統(tǒng)的碳化法。碳化法是國內(nèi)發(fā)展得較為 成熟的一種方法，其主要原理是利用石灰石高溫煅燒制得氧化鈣、通過氧化鈣與水的消化 反應獲得氫氧化鈣漿液、此漿液與二氧化碳發(fā)生碳化反應制備碳酸鈣，其關(guān)鍵技術(shù)是如何 控制碳化反應過程，其主要缺點是成本高、產(chǎn)率低、生產(chǎn)和設備復雜等。根據(jù)碳化工藝不同， 碳化法主要分為間歇鼓泡碳化法、連續(xù)噴霧碳化法和超重力碳化法三種?；谔蓟ǘ_ 發(fā)出的銨碳化法，其主要原理是通過二氧化碳與氯化鈣、氨水之間的碳化反應制備納米碳 酸鈣，其關(guān)鍵技術(shù)也是碳化反應。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種采用可溶性碳酸鹽制備納米碳酸鈣粉體的方法。其目的是為了避 免傳統(tǒng)方法制備納米級碳酸鈣粉體存在的上述缺點，提供一種投資小、成本低、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn) 定、工藝簡單易控制和能實現(xiàn)規(guī)?；B續(xù)生產(chǎn)高純納米級碳酸鈣粉體的制備方法。本發(fā)明所述的可溶性碳酸鹽為下列化學制劑之一種碳酸鈉、碳酸鉀和碳酸銨。本發(fā)明納米碳酸鈣粉體的制備方法包括以下工藝步驟(1).制備氫氧化鈣漿液。利用連續(xù)消化機，把石灰石高溫燒結(jié)制得的氧化鈣和水 充分混合獲得氫氧化鈣漿液1-5M/L ；(2).制備可溶性碳酸鹽澄清水溶液?？扇苄蕴妓猁}澄清水溶液中含有碳酸鹽 1-5M/L、分散劑 0. 01-0. 05M/L ；(3).在常溫、常壓狀態(tài)下，將上述制備的可溶性碳酸鹽澄清水溶液高速噴入氫氧 化鈣漿液中并同時以300-500轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速攪拌，可溶性碳酸鹽澄清水溶液與氫氧化鈣漿 液充分混合后快速過濾得到納米碳酸鈣沉淀物和氫氧化物澄清溶液；(4).將上述納米碳酸鈣沉淀物進行干燥，得到粒度尺度為IOOnm以下的納米碳酸 鈣粉體；(5).按照純物質(zhì)的摩爾比1 1.2，將石灰石高溫燒結(jié)獲得的二氧化碳氣體凈化 后輸送到上述氫氧化物澄清水溶液中并同時以50-100轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速攪拌，獲得可溶性碳酸 鹽澄清溶液并循環(huán)使用。
本發(fā)明所述的可溶性碳酸鹽為碳酸鈉的化學反應原理為Ca (OH) 2+Na2C03 = CaCO3 I +2Na0H2Na0H+C02 = Na2C03+H20本發(fā)明所述的可溶性碳酸鹽為碳酸鉀的化學反應原理為Ca (OH) 2+K2C03 = CaCO3 I +2K0H2K0H+C02 = K2C03+H20本發(fā)明所述的可溶性碳酸鹽為碳酸銨的化學反應原理為Ca (OH) 2+ (NH4) 2C03 = CaCO3 I +2NH40H2NH40H+C02 = (NH4) 2C03+H20本發(fā)明所述的可溶性碳酸鹽澄清水溶液中所含的分散劑至少為下列化學制劑之 一種聚乙二醇、C8-10烯烴基苯酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、油酸聚氧乙烯酯、溴化 十二烷基二甲基芐基銨、氯化二甲基雙十八烷基銨、壬基酚聚氧乙烯醚硫酸胺鹽、烷基酚聚 氧乙烯醚磷酸酯、十二烷基硫酸及其鹽、十二烷基磺酸及其鹽、十二烷基苯磺酸及其鹽。本發(fā)明是在常溫、常壓下，利用化學反應直接獲得納米碳酸鈣粉體，其工藝過程簡 單易控制、投資小、成本低、純度高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、無污染、易于工業(yè)化規(guī)?；a(chǎn)。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例對本發(fā)明方法作進一步詳細說明。實施例1按以下工藝步驟制備納米碳酸鈣粉體。(1).制備氫氧化鈣漿液，該漿液中含有氫氧化鈣1M/L ；(2).制備碳酸鈉澄清水溶液，該溶液中含有碳酸鈉2M/L、十二烷基硫酸鈉(分散 劑)0. 02M/L ；碳酸鈉澄清水溶液的配制方法是將計算量的碳酸鈉、十二烷基硫酸鈉分別用 去離子水溶解，然后將十二烷基硫酸鈉水溶液加入到碳酸鈉水溶液中混合并稀釋至要求濃度。(3).在常溫、常壓狀態(tài)下，將上述制備的碳酸鈉澄清水溶液高速噴入氫氧化鈣漿 液中并同時以500轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速攪拌，碳酸鈉澄清水溶液與氫氧化鈣漿液充分混合后快速 過濾后得到納米碳酸鈣沉淀物和氫氧化鈉澄清水溶液；(4).將上述過濾后得到納米碳酸鈣沉淀物進行干燥，得到粒度尺度為15-30nm的 納米碳酸鈣粉體；(5).按照純物質(zhì)的摩爾比1 1.2，將凈化后的二氧化碳氣體輸送到氫氧化鈉澄 清水溶液中并同時以50-100轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速攪拌，獲得碳酸鈉澄清水溶液并循環(huán)使用。本發(fā)明方法中使用的分散劑有利于降低納米顆粒表面能、控制納米粉體的團聚和 長大，還可選用以下化學制劑作分散劑聚乙二醇、C8-10烯烴基苯酚聚氧乙烯醚、壬基酚 聚氧乙烯醚、油酸聚氧乙烯酯、溴化十二烷基二甲基芐基銨、氯化二甲基雙十八烷基銨、壬 基酚聚氧乙烯醚硫酸胺鹽、烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯、十二烷基硫酸及其鹽、十二烷基磺酸 及其鹽、十二烷基苯磺酸及其鹽。實施例2按以下工藝步驟制備納米碳酸鈣粉體。
(1).制備氫氧化鈣漿液，該漿液中含有氫氧化鈣5M/L ；(2).制備碳酸鈉澄清水溶液，該溶液中含有碳酸鈉5M/L、十二烷基磺酸(分散 劑)0. 04M/L ；碳酸鈉澄清水溶液的配制方法是將計算量的碳酸鈉、十二烷基磺酸分別用去 離子水溶解，然后將十二烷基磺酸水溶液加入到碳酸鈉水溶液中混合并稀釋至要求濃度。(3).在常溫、常壓狀態(tài)下，將上述制備的碳酸鈉澄清水溶液高速噴入氫氧化鈣漿 液中并同時以300轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速攪拌，碳酸鈉澄清水溶液與氫氧化鈣漿液充分混合后快速 過濾后得到納米碳酸鈣沉淀物和氫氧化鈉澄清水溶液；(4).將上述過濾后得到納米碳酸鈣沉淀物進行干燥，得到粒度尺度為35-55nm的 納米碳酸鈣粉體；(5).按照純物質(zhì)的摩爾比1 1.2，將凈化后的二氧化碳氣體輸送到氫氧化鈉澄 清水溶液中并同時以50-100轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速攪拌，獲得碳酸鈉澄清水溶液并循環(huán)使用。實施例3(1).制備氫氧化鈣漿液，該漿液中含有氫氧化鈣3M/L ；(2).制備碳酸鈉澄清水溶液，該溶液中含有碳酸鈉3M/L、十二烷基二甲基芐基 銨(分散劑)0. 03M/L ；碳酸鈉澄清水溶液的配制方法是將計算量的碳酸鈉、十二烷基二甲 基芐基銨分別用去離子水溶解，然后將十二烷基二甲基芐基銨水溶液加入到碳酸鈉水溶液 中混合并稀釋至要求濃度。(3).在常溫、常壓狀態(tài)下，將上述制備的碳酸鈉澄清水溶液高速噴入氫氧化鈣漿 液中并同時以400轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速攪拌，碳酸鈉澄清水溶液與氫氧化鈣漿液充分混合后快速 過濾后得到納米碳酸鈣沉淀物和氫氧化鈉澄清水溶液；(4).將上述過濾后得到納米碳酸鈣沉淀物進行干燥，得到粒度尺度為25-40nm的 納米碳酸鈣粉體；(5).按照純物質(zhì)的摩爾比1 1.2，將凈化后的二氧化碳氣體輸送到氫氧化鈉澄 清溶液中并同時以50-100轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速攪拌，獲得碳酸鈉澄清水溶液并循環(huán)使用。實施例4(1).制備氫氧化鈣漿液，該漿液中含有氫氧化鈣3M/L ；(2).制備碳酸鉀澄清水溶液，該溶液中含有碳酸鉀3M/L、十二烷基硫酸鈉(分散 劑)0. 03M/L ；碳酸鉀澄清水溶液的配制方法是將計算量的碳酸鈣、十二烷基硫酸鈉分別用 去離子水溶解，然后將十二烷基硫酸鈉水溶液加入到碳酸鉀水溶液中混合并稀釋至要求濃度。(3).在常溫、常壓狀態(tài)下，將上述制備的碳酸鉀澄清水溶液高速噴入氫氧化鈣漿 液中并同時以400轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速攪拌，碳酸鉀澄清水溶液與氫氧化鈣漿液充分混合后快速 過濾后得到納米碳酸鈣沉淀物和氫氧化鉀澄清水溶液；(4).將上述過濾后得到納米碳酸鈣沉淀物進行干燥，得到粒度尺度為20-35nm的 納米碳酸鈣粉體；(5).按照純物質(zhì)的摩爾比1 1.2，將凈化后的二氧化碳氣體輸送到氫氧化鉀澄 清溶液中并同時以50-100轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速攪拌，獲得碳酸鉀澄清水溶液并循環(huán)使用。實施例5(1).制備氫氧化鈣漿液，該漿液中含有氫氧化鈣2M/L ；
(2).制備碳酸銨澄清水溶液，該溶液中含有碳酸銨2M/L、十二烷基二甲基芐基 銨(分散劑)0. 02M/L ；碳酸銨澄清水溶液的配制方法是將計算量的碳酸銨、十二烷基二甲 基芐基銨分別用去離子水溶解，然后將十二烷基二甲基芐基銨水溶液加入到碳酸銨水溶液 中混合并稀釋至要求濃度。(3).在常溫、常壓狀態(tài)下，將上述制備的碳酸銨澄清水溶液高速噴入氫氧化鈣漿 液中并同時以400轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速攪拌，碳酸銨澄清水溶液與氫氧化鈣漿液充分混合后快速 過濾后得到納米碳酸鈣沉淀物和氫氧化銨澄清水溶液；(4).將上述過濾后得到納米碳酸鈣沉淀物進行干燥，得到粒度尺度為25-35nm的 納米碳酸鈣粉體；(5).按照純物質(zhì)的摩爾比1 1.2，將凈化后的二氧化碳氣體輸送到氫氧化銨澄 清溶液中并同時以50-100轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速攪拌，獲得碳酸銨澄清水溶液并循環(huán)使用。
權(quán)利要求
1.一種使用可溶性碳酸鹽制備納米碳酸鈣粉體的方法，其特征在于氫氧化鈣與可溶性 碳酸鹽在分散劑存在下進行化學反應直接獲得納米級碳酸鈣沉淀物和氫氧化物澄清溶液、 氫氧化物澄清溶液與凈化后的二氧化碳進行化學反應獲得可溶性碳酸鹽循環(huán)使用。所述的可溶性碳酸鹽為下列化學制劑之一種指碳酸鈉、碳酸鉀和碳酸銨。所述的分散劑至少為下列化學制劑之一種聚乙二醇、C8-10烯烴基苯酚聚氧乙烯醚、 壬基酚聚氧乙烯醚、油酸聚氧乙烯酯、溴化十二烷基二甲基芐基銨、氯化二甲基雙十八烷基 銨、壬基酚聚氧乙烯醚硫酸胺鹽、烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯、十二烷基硫酸及其鹽、十二烷 基磺酸及其鹽、十二烷基苯磺酸及其鹽。
2.權(quán)利要求1所述一種使用可溶性碳酸鹽制備納米碳酸鈣粉體和可溶性碳酸鹽的方 法，其特征在于氫氧化鈣與含有可溶性碳酸鹽在分散劑存在下進行化學反應直接獲得納米 級碳酸鈣沉淀物。其具體工藝流程為在常溫、常壓狀態(tài)下，將含有分散劑0.01-0. 05M/L的 可溶性碳酸鹽澄清水溶液1-5M/L高速噴入氫氧化鈣漿液1-5M/L中并同時以300-500轉(zhuǎn)/ 分攪拌，可溶性碳酸鹽澄清水溶液與氫氧化鈣漿液充分混合后快速過濾得到納米碳酸鈣沉 淀物并進行干燥，得到粒度尺度為IOOnm以下的納米碳酸鈣粉體。
3.權(quán)利要求1和2所述一種使用可溶性碳酸鹽制備納米碳酸鈣粉體和可溶性碳酸鹽 的方法，其特征在于氫氧化鈣與可溶性碳酸鹽在分散劑存在下進行化學反應直接獲得納米 級碳酸鈣沉淀物和氫氧化物澄清水溶液、氫氧化物澄清水溶液與凈化后的二氧化碳進行化 學反應獲得可溶性碳酸鹽。其具體工藝流程為按照純物質(zhì)的摩爾比1 1.2，將石灰石高 溫燒結(jié)獲得的二氧化碳氣體凈化后輸送到上述氫氧化物澄清水溶液中并同時以50-100轉(zhuǎn) /分的轉(zhuǎn)速攪拌，獲得可溶性碳酸鹽澄清水溶液并循環(huán)使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述一種使用可溶性碳酸鹽制備納米碳酸鈣粉體的方法，其特 征在于所述的可溶性碳酸鹽澄清水溶液中所含的分散劑為十二烷基硫酸納或十二烷基磺 酸或溴化十二烷基二甲基芐基銨。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種獲得納米碳酸鈣粉體的制備方法。它是將含有分散劑的可溶性碳酸鹽澄清水溶液在常溫、常壓、高速攪拌下高速噴入氫氧化鈣漿液中，快速過濾后得到納米碳酸鈣沉淀物；該沉淀物進行干燥后得到粒度尺度為100nm以下的納米碳酸鈣粉體。本發(fā)明工藝過程簡單易控制、投資小、成本低、純度高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、無污染、易于工業(yè)化規(guī)?；a(chǎn)。
文檔編號C01F11/18GK102126736SQ20111002147
公開日2011年7月20日 申請日期2011年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月19日
發(fā)明者劉先黎, 張桂蘭 申請人:劉先黎, 張桂蘭