[发明专利]一种微波制备玫瑰形碳酸钙的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波制备玫瑰形碳酸钙的方法。

背景技术

碳酸钙大致可以分为两大类：重质碳酸钙(GCC)和沉淀碳酸钙(PCC)。

PCC是由气态二氧化碳与胶状悬浮消石灰的充分反应生成的一种碳酸钙，通过针对性与可靠地控制化学反应，可以按照需要改变碳酸钙的形态与晶形尺寸。PCC可作为低成本的填料，来扩充聚合物的使用范围，同时又降低了聚合物的使用成本。全世界PCC使用市场预测是从2007年的1330万吨，增加到2012年的1600万吨，平均年增长率3.7％。PCC是一种新型的多功能性无机填料，主要应用于塑料、橡胶、粘胶剂、造纸、涂料等行业。

沉淀碳酸钙按晶体形态可分为：纺锤形、立方形、玫瑰花团形、连锁形、片状、板状、针状等。其中应用较好的晶体之一为玫瑰花团形，玫瑰花团形是由偏三角体聚集成菊花状和玫瑰花瓣形的PCC(scalenohedral or rosette-shaped calcium carbonate)，筒称PCC-S。它们聚成花瓣状，有利于加填料的纸张提高不透明度、松厚度、挺度、压光纸平滑度和透气性以及提高对油墨的吸收性。由于聚合体PCC空隙率较大，亲油吸水性较高，用于涂料展现出较高的保水值。玫瑰形的PCC产品添加到纸纤维中，可以较大程度的增加纸张的体积和渗透性，具有较高的浸墨速度。

目前，国内外各企业在制备碳酸钙时，多采用加入化学药剂来控制碳酸钙的晶形，如：加糖产生立方体，加双氧水产生钫锤形，加硫酸盐产生针形等。但是这些方法的生产成本较高，而且有些化学药剂是生物不可降解的，对环境污染严重。因此，有必要开发新的环保型生产方法。

微波是指频率为300MHz-300GHz的电磁波，基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性，在信息传递中有着广泛的应用，近代应用中有将它扩展为一种新能源。微波具有似光性、穿透性、选择性加热、非电离性等特点，而且微波具有电效应、磁效应以及化学效应等。鉴于微波的以上特点，本发明将微波应用于碳酸钙的生产当中，从而得到了具有花瓣形状的碳酸钙产品。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种微波制备玫瑰形碳酸钙的方法。本发明的沉淀碳酸钙可作为一种优质颜料和填料，应用于造纸、涂料、塑料、橡胶等行业。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种微波制备玫瑰形碳酸钙的方法，包括如下步骤：

(1)将石灰石放入马沸炉中煅烧得氧化钙；

(2)氧化钙加水消化后筛去杂质，制得Ca(OH)₂生浆，再经过筛、陈化得生精浆；

(3)调节Ca(OH)₂生精浆的温度和浓度后进行鼓泡碳化，通过微波控制碳化反应的进行；在碳化过程中或者碳化到pH值为8～11时，加入分散剂，继续碳化至浆液pH≤7时，停止碳化得到熟浆；

(4)熟浆经抽滤脱水至含水量30％-50％，将滤饼干燥、粉碎、分级、包装制得玫瑰花晶形沉淀碳酸钙。

所述的步骤(1)中采用马沸炉煅烧石灰石，煅烧温度控制在950～1000℃之间，煅烧时间6～10h。

所述的步骤(2)中石灰消化所用水的温度控制在20～70℃之间，水的用量为石灰质量的4～7倍；消化后浆液中氢氧化钙浓度在10～15％之间，经过120目、250目筛除去未消化的石灰渣及其它杂质后得到生浆，生浆陈化16-24h后得到生精浆。

所述的步骤(3)中调节生精浆温度控制为20～50℃、浓度控制为6～15％；在此范围内当碳化反应温度越高，生成的碳酸钙粒子越大；当碳化反应温度越低，生成的碳酸钙粒子越小。当生精浆浓度越高，生成的碳酸钙粒子越大；当生精浆浓度越低，生成的碳酸钙粒子越小。碳化反应中CO₂气体浓度为20～35％，通气时间30～150min；在上述范围内，当CO₂气体浓度越高，生成的碳酸钙粒子越小；当CO₂气体浓度越低，生成的碳酸钙粒子越大。所述的微波处理频率为2.45GHz，功率为300W，时间为1～8min；微波在Ca(OH)₂与CO₂反应生成碳酸钙晶体时能够对晶形的生长起导向作用，生成的碳酸钙单晶体结构聚集成束，且呈玫瑰花形。微波处理在上述时间范围内，时间越短，生成的粒子越小；微波处理时间越长，生成的粒子越大。在碳化中期或者碳化后期加入分散剂；当碳化至浆液pH≤7时，停止碳化，得到熟浆。