一種制備高白超細硫酸鈣粉體的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種制備高白超細硫酸鈣粉體的方法。所述一種制備高白超細硫酸鈣粉體的方法包括如下步驟：步驟一、獲取循環(huán)母液：將液相合成硫酸鈣所獲的漿液進行過濾(步驟四)，即可取得循環(huán)母液；步驟二、鈣源液化：將循環(huán)母液加熱后加入石灰石粉并攪拌反應(yīng)，進行過濾洗滌，液相為精制鈣源液；步驟三、液相合成：向精制鈣源液加入硫酸，攪拌反應(yīng)并靜置老化；步驟四、漿液過濾：將老化后的硫酸鈣漿液進行過濾洗滌；步驟五、烘干焙燒：將硫酸鈣濾餅烘干、焙燒，降溫打散。本發(fā)明提供的一種制備高白超細硫酸鈣粉體的方法制備的硫酸鈣粉體純度超99.5％，白度高達95?98，粒度3000?4000目，可在涂料和塑料中替代部分鈦白粉作為顏料而使用，生產(chǎn)成本低，投資少，適合于產(chǎn)業(yè)化推廣。
【專利說明】
一種制備高白超細硫酸鈣粉體的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于無機非金屬材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種制備高白超細硫酸I丐粉體的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]液相合成法制備的硫酸鈣是一種超高白度的超細粉體，研究表明，這種無機粉體材料可部分替代鈦白粉在塑料及涂料中作為顏料而使用，從而可以大幅增加其附加值。如果這種硫酸鈣的晶體形貌呈纖維狀甚至毛發(fā)狀，其長徑比大于30甚至50，那還可以作為補強劑在橡膠或造紙領(lǐng)域應(yīng)用。
[0003]目前，高附加值硫酸鈣粉體的制備方法主要有兩類，一類是較大長徑比的硫酸鈣晶須的制備技術(shù)。這類技術(shù)通常有以下幾種方法，一是重結(jié)晶法，即將天然石膏或者脫硫石膏等硫酸鈣原料與一定比例的水或者硫酸調(diào)配成漿夜(有時還加入晶形助長劑等添加劑)，在一定溫壓條件下使硫酸鈣溶解，然后將上清液與未溶解物分離，最后通過控制結(jié)晶條件，讓二水硫酸鈣晶須重新結(jié)晶而出。如專利號為CN103074667A的技術(shù)(楊柳春等)，CN102965721A(梁兵等)，CN103342664C(韓躍新等)，CN101792939B(秦軍等)，以及CN100500567C(丁大武等)均屬此類方法。另一類方法是以石灰石、白云石、石灰乳或電石渣等原料作為鈣源，首先用鹽酸將其液化，制得氯化鈣溶液，然后加入硫酸合成硫酸鈣晶須(有些技術(shù)需要加入轉(zhuǎn)晶劑等添加劑)，并將部分鹽酸回收。如專利號為CN103510151A(歐小勝等)以及專利號為CN101323974A等。還有一類合成技術(shù)是以可溶性鈣鹽和硫酸鹽作為原料，直接進行水熱合成生產(chǎn)超細甚至納米級硫酸鈣的方法，如專利號CN101838007A(曾維興等)。上述技術(shù)合成的硫酸鈣雖有不同的優(yōu)點，也可以在橡膠、塑料等行業(yè)有高附加值應(yīng)用。但均存在產(chǎn)能低、介質(zhì)酸性強、產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率低、用水量大以及生產(chǎn)成本高等問題，這些問題限制了這類技術(shù)的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述產(chǎn)能低、介質(zhì)酸性強、產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率低、用水量大以及生產(chǎn)成本高的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種產(chǎn)能高、介質(zhì)酸性不強、產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率高、用水量不大以及生產(chǎn)成本低的一種制備高白超細硫酸鈣粉體的方法。
[0005]本發(fā)明提供的一種制備高白超細硫酸鈣粉體的方法，包括以下步驟:
[0006]步驟一、獲取循環(huán)母液:步驟一、獲取循環(huán)母液:將液相合成硫酸鈣所獲的漿液進行過濾(步驟四)，即可取得循環(huán)母液；
[0007]步驟二、鈣源液化:向循環(huán)母液中添加一定比例的酸度緩沖劑，將溶液加熱至50-90°C后將一定粒度的石灰石粉按既定比例加入并攪拌反應(yīng)一定時間，之后進行過濾洗滌，液相為精制鈣源液；
[0008]步驟三、液相合成:向精制鈣源液加入一定比例晶形控制劑后并將其加熱至30-90°C，然后按既定比例加入濃度為20-98%的硫酸，攪拌反應(yīng)一定時間并靜置老化一定時間；
[0009]步驟四、漿液過濾:將老化后的硫酸鈣漿液進行過濾洗滌處理；
[0010]步驟五、烘干焙燒:將步驟四獲得的硫酸鈣濾餅在一定溫度下烘干后再在一定溫度下焙燒一定時間，降溫打散后即可獲得高白超細的硫酸鈣粉體。
[0011]在本發(fā)明提供的一種制備高白超細硫酸鈣粉體的方法一種較佳實施例中，所述步驟四后還包括:
[0012]步驟A、濾液處理:將老化后的硫酸鈣漿液進行過濾洗滌處理，濾液返回步驟一作為循環(huán)母液，用于鈣源液化；
[0013]在本發(fā)明提供的一種制備高白超細硫酸鈣粉體的方法一種較佳實施例中，所述步驟二中，石灰石粉的粒度為100-500目，石灰石粉的添加比例為:石灰石中有效氧化鈣總量與循環(huán)母液中硫酸根總量摩爾比為0.8-1.2倍。
[0014]在本發(fā)明提供的一種制備高白超細硫酸鈣粉體的方法一種較佳實施例中，所述步驟二中，石灰石粉與循環(huán)母液的反應(yīng)溫度為50_90°C，反應(yīng)時間為0.1-1.0小時。
[0015]在本發(fā)明提供的一種制備高白超細硫酸鈣粉體的方法一種較佳實施例中，所述步驟二中，精制鈣源液中鈣離子濃度控制在20-60g/l，將精制鈣源液ph值控制在2-4。
[0016]在本發(fā)明提供的一種制備高白超細硫酸鈣粉體的方法一種較佳實施例中，所述步驟三中，向精制鈣源液中加入的硫酸的質(zhì)量濃度為20-98%，硫酸的添加比例是其與鈣離子摩爾比為0.8-1.2;，步驟四中洗液蒸發(fā)20-80%的水量后，可用來調(diào)配硫酸濃度。
[0017]在本發(fā)明提供的一種制備高白超細硫酸鈣粉體的方法一種較佳實施例中，所述步驟三中，硫酸與精制鈣源液的反應(yīng)溫度為30-90°C，反應(yīng)時間為0.1-0.5小時。
[0018]在本發(fā)明提供的一種制備高白超細硫酸鈣粉體的方法一種較佳實施例中，所述步驟三中，硫酸鈣合成反應(yīng)結(jié)束后，其漿液的靜置老化時間為0.1-1小時，老化溫度為40-80Γ。
[0019]在本發(fā)明提供的一種制備高白超細硫酸鈣粉體的方法一種較佳實施例中，所述步驟四中，洗水用量為濾餅干重的0.8-3倍，洗滌結(jié)束后硫酸鈣附液ph值控制在5-7。
[0020]在本發(fā)明提供的一種制備高白超細硫酸鈣粉體的方法一種較佳實施例中，所述步驟五中，硫酸鈣濾餅的烘干溫度為100-250°C，焙燒溫度為600-950°C，靜態(tài)焙燒保溫時間
0.2-2小時。
[0021]本發(fā)明的一種制備高白超細硫酸鈣粉體的方法以石灰石和硫酸作為主要原料，通過緩沖劑大幅降低液相合成體系酸度來大幅增加產(chǎn)能和轉(zhuǎn)化率，同時也降低了產(chǎn)業(yè)化時材質(zhì)的選型難度和投資。液相合成時再通過溫度、時間及添加晶形控制劑三種手段來控制硫酸鈣的粒度大小及形貌，使其具備高純度、高白度及超細且粒度分布窄的特點。通過本技術(shù)制備的硫酸鈣粉體純度超過99.5%，白度高達95-98，無需細磨粒度即可達到3000-4000目。通過委托中國北方涂料設(shè)計研究院及中國輕工業(yè)塑料加工應(yīng)用研究所(北京工商大學(xué))進行的應(yīng)用性試驗表明，此類無機合成材料可在涂料和塑料中替代部分鈦白粉作為顏料而使用。此外由于本技術(shù)具有產(chǎn)能大且生產(chǎn)成本及投資低等特點，因此比較適合于產(chǎn)業(yè)化推廣。經(jīng)查新檢索，尚未發(fā)現(xiàn)與本項技術(shù)類似的報道。
【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中:
[0023]圖1是本發(fā)明提供的應(yīng)用所述一種制備高白超細硫酸鈣粉體的方法一種實施例的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0024]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0025]請參閱圖1，是本發(fā)明提供的應(yīng)用所述一種制備高白超細硫酸鈣粉體的方法一種實施例的工藝流程圖。
[0026]所述一種制備高白超細硫酸鈣粉體的方法I包括以下步驟:
[0027]步驟SI1、獲取循環(huán)母液:步驟一、獲取循環(huán)母液:將液相合成硫酸鈣所獲的漿液進行過濾(步驟四)，即為循環(huán)母液；
[0028]步驟S12、鈣源液化:向循環(huán)母液中添加一定比例的酸度緩沖劑，將溶液加熱至50-90°C后將一定粒度的石灰石粉按既定比例加入并攪拌反應(yīng)一定時間，之后進行過濾洗滌，液相為精制鈣源液；
[0029]具體地，石灰石粉的粒度為100-500目，石灰石粉的添加比例為:石灰石中有效氧化鈣總量與循環(huán)母液中硫酸根總量摩爾比為0.8-1.2倍;石灰石粉與循環(huán)母液的反應(yīng)溫度為50-90°(:，反應(yīng)時間為0.1-1.0小時;精制鈣源液中鈣離子濃度控制在20-6(^/1，將精制鈣源液Ph值控制在2-4。
[0030]步驟S13、液相合成:向精制鈣源液加入一定比例晶形控制劑后并將其加熱至30-90°C，然后按既定比例加入濃度為20-98%的硫酸，攪拌反應(yīng)一定時間并靜置老化一定時間；
[0031 ]具體地，向精制鈣源液中加入的硫酸的質(zhì)量濃度為20-98%，硫酸的添加比例是其與鈣離子摩爾比為0.8-1.2;硫酸與精制鈣源液的反應(yīng)溫度為30-90°C，反應(yīng)時間為0.1-0.5小時;硫酸鈣合成反應(yīng)結(jié)束后，其漿液的靜置老化時間為0.1-1小時，老化溫度為40-80°C。
[0032]步驟S14、漿液過濾:將老化后的硫酸鈣漿液進行過濾洗滌處理；
[0033]具體地，洗水用量為濾餅干重的0.8-3倍，洗滌結(jié)束后硫酸鈣附液ph值控制在5-7;洗液蒸發(fā)20-80 %的水量后，可用來調(diào)配硫酸濃度。
[0034]步驟S15、濾液處理:將老化后的硫酸鈣漿液進行過濾洗滌處理，濾液返回步驟一作為循環(huán)母液，用于鈣源液化；
[0035]步驟S16、烘干焙燒:將步驟四獲得的硫酸鈣濾餅在一定溫度下烘干后再在一定溫度下焙燒一定時間，降溫打散后即可獲得高白超細的硫酸鈣粉體；
[0036]具體地，硫酸鈣濾餅的烘干溫度為100-250°C，焙燒溫度為600-950°C，靜態(tài)焙燒保溫時間0.2-2小時
[0037]本發(fā)明的一種制備高白超細硫酸鈣粉體的方法以石灰石和硫酸作為主要原料，通過緩沖劑大幅降低液相合成體系酸度來大幅增加產(chǎn)能和轉(zhuǎn)化率，同時也降低了產(chǎn)業(yè)化時材質(zhì)的選型難度和投資，產(chǎn)能高、介質(zhì)酸性不強、產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率高、用水量不大以及生產(chǎn)成本低。液相合成時再通過溫度、時間及添加晶形控制劑三種手段來控制硫酸鈣的粒度大小及形貌，使其具備高純度、高白度及超細且粒度分布窄的特點。通過本技術(shù)制備的硫酸鈣粉體純度超過99.5%，白度高達95-98，無需細磨粒度即可達到3000-4000目。通過委托中國北方涂料設(shè)計研究院及中國輕工業(yè)塑料加工應(yīng)用研究所(北京工商大學(xué))進行的應(yīng)用性試驗表明，此類無機合成材料可在涂料和塑料中替代部分鈦白粉作為顏料而使用。此外由于本技術(shù)具有產(chǎn)能大且生產(chǎn)成本及投資低等特點，因此比較適合于產(chǎn)業(yè)化推廣。經(jīng)查新檢索，尚未發(fā)現(xiàn)與本項技術(shù)類似的報道。
[0038]以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種制備高白超細硫酸鈣粉體的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一、獲取循環(huán)母液:步驟一、獲取循環(huán)母液:將液相合成硫酸鈣所獲的漿液進行過濾(步驟四)，即可取得循環(huán)母液； 步驟二、鈣源液化:向循環(huán)母液中添加一定比例的酸度緩沖劑，將溶液加熱至50-90°C后將一定粒度的石灰石粉按既定比例加入并攪拌反應(yīng)一定時間，之后進行過濾洗滌，液相為精制鈣源液； 步驟三、液相合成:向精制鈣源液加入一定比例晶形控制劑后并將其加熱至30-90 0C，然后按既定比例加入濃度為20-98%的硫酸，攪拌反應(yīng)一定時間并靜置老化一定時間； 步驟四、漿液過濾:將老化后的硫酸鈣漿液進行過濾洗滌處理； 步驟五、烘干焙燒:將步驟四獲得的硫酸鈣濾餅在一定溫度下烘干后再在一定溫度下焙燒一定時間，降溫打散后即可獲得高白超細的硫酸鈣粉體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備高白超細硫酸鈣粉體的方法，其特征在于，所述步驟四后還包括: 步驟A、濾液處理:將老化后的硫酸鈣漿液進行過濾洗滌處理，濾液返回步驟一作為循環(huán)母液，用于鈣源液化。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備高白超細硫酸鈣粉體的方法，其特征在于，所述步驟二中，石灰石粉的粒度為100-500目，石灰石粉的添加比例為:石灰石中有效氧化鈣總量與循環(huán)母液中硫酸根總量摩爾比為0.8-1.2倍。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備高白超細硫酸鈣粉體的方法，其特征在于，所述步驟二中，石灰石粉與循環(huán)母液的反應(yīng)溫度為50-90°C，反應(yīng)時間為0.1-1.0小時。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備高白超細硫酸鈣粉體的方法，其特征在于，所述步驟二中，精制鈣源液中鈣離子濃度控制在20-60g/l，將精制鈣源液ph值控制在2-4。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備高白超細硫酸鈣粉體的方法，其特征在于，所述步驟三中，向精制鈣源液中加入的硫酸的質(zhì)量濃度為20-98%，硫酸的添加比例是其與鈣離子摩爾比為0.8-1.2，步驟四中洗液蒸發(fā)20-80%的水量后，可用來調(diào)配硫酸濃度。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備高白超細硫酸鈣粉體的方法，其特征在于，所述步驟三中，硫酸與精制鈣源液的反應(yīng)溫度為30-90°C，反應(yīng)時間為0.1-0.5小時。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備高白超細硫酸鈣粉體的方法，其特征在于，所述步驟三中，硫酸鈣合成反應(yīng)結(jié)束后，其漿液的靜置老化時間為0.1-1小時，老化溫度為40-80°C。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備高白超細硫酸鈣粉體的方法，其特征在于，所述步驟四中，洗水用量為濾餅干重的0.8-3倍，洗滌結(jié)束后硫酸鈣附液ph值控制在5-7。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備高白超細硫酸鈣粉體的方法，其特征在于，所述步驟五中，硫酸鈣濾餅的烘干溫度為100-250°C，焙燒溫度為600-950°C，靜態(tài)焙燒保溫時間.0.2-2小時。
【文檔編號】C01F11/46GK106006699SQ201610534902
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月7日
【發(fā)明人】張戰(zhàn)軍, 梁寶東
【申請人】內(nèi)蒙古金鼎光明新材料股份有限公司