[发明专利]一种粒度可控的碳酸钙制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钙的碳酸盐，更具体的说是涉及一种粒度可控的碳酸钙的制备方法。

背景技术

碳酸钙广泛应用于塑料、造纸、涂料、油墨、日化等行业。针对不同的应用体系，要求的碳酸钙颗粒形貌也有不同。如对于喷墨打印机，使用球形颗粒与立方形颗粒的碳酸钙填料，有利于图案清晰、喷墨均匀；对于涂布纸，使用片状颗粒能提高涂布效率并降低涂布剂用量。在碳酸钙的应用过程中，也不是颗粒越小效果越好，一味的追求纳米颗粒并不能获得理想的使用效果。

目前碳酸钙生产工艺多数是采用将CO₂通入Ca(OH)₂悬浮液的CO₂碳化方法，此过程繁琐、能量消耗大，尤其不能适应都市型工业园区对于节能降耗、保护环境的要求。通过液-液反应生产颗粒可控的碳酸钙相比CO₂碳化法生产碳酸钙，在简化流程、节约能耗等方面更具有竞争力，但是相关的制备报道很少。中国发明专利（专利号 ZL 200310122980.4） “一种油墨用纳米级碳酸钙颗粒的制造方法”公开了一种油墨用纳米级碳酸钙颗粒的制造方法。在反应起始阶段加入晶核促进剂，在碳化率达到80%以上时加入分散剂，得到立方形纳米级碳酸钙，但其反应体系为石灰水碳化法，石灰乳的制备浪费大量能量，而且由于其溶解度小故只能获得不均匀的悬浮体系，在生成碳酸钙的过程中会使碳酸钙在氢氧化钙颗粒表面覆盖，影响氢氧化钙的进一步碳化，同时难以控制碳酸钙颗粒大小一致。中国发明专利（专利号 ZL 01126404.7）“高档胶印油墨用纳米透明碳酸钙的制备方法”通过控制Ca(OH)₂悬浮液的温度、控制CO₂气体流量来控制碳酸钙晶核的成核速率，并加入晶形控制剂来控制各晶面的生长速率，从而达到形貌可控；继续加入分散剂、表面处理剂调节粒子表面电荷和进行颗粒表面包覆处理，获得了粒径在15~40nm的高档胶印油墨填料。但其获得的颗粒粒度分布不均，在油墨使用过程中难以体现稳定的使用效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种节能、清洁、粒度可控的碳酸钙的制备方法。

本发明的技术方案

一种粒度可控的碳酸钙制备方法，具体包括如下步骤：

（1）、分别配制CaCl₂水溶液及可溶性碳酸盐水溶液，控制CaCl₂水溶液中[Ca²⁺]离子浓度与可溶性碳酸盐水溶液中[CO₃^2-]离子浓度的比值为1：1，优选控制CaCl₂水溶液中[Ca²⁺]离子浓度为0.2mol/L~5mol/L，可溶性碳酸盐水溶液中[CO₃^2-]离子浓度为0.2~5mol/L；

所述的可溶性碳酸盐水溶液优选为碳酸钠水溶液；

为了确保在加入结晶控制剂时对反应原料的溶解情况无影响，优选向可溶性碳酸盐水溶液中加入结晶控制剂酸，所述酸是0~0.005mol/L的H₂SO₄； 

为了确保在加入结晶控制剂时对反应原料的溶解情况无影响，优选向CaCl₂水溶液中加入结晶控制剂无机金属离子，所述无机金属离子来源于0~0.1mol/L的MgCl₂；

（2）、将步骤（1）所得的CaCl₂水溶液与可溶性碳酸盐水溶液进行倾倒混合发生生成碳酸钙的反应，反应后得到反应液；

反应初期可能会有凝胶出现，凝胶过程是对粒径控制有益的，可以根据实际需要控制凝胶保留时间；

在倾倒混合后即刻进行强烈搅拌，搅拌速度为300~600rpm，时间为1~30min，此过程的目的是破坏凝胶体系，使体系恢复成流动状，搅拌时间也是调节粒径的有效办法；

上述的倾倒混合发生生成碳酸钙的反应温度为0～50℃；

所述的倾倒混合，即将两股液体物料以等当量的形式将物料同时快速投入反应器，同时配合强烈搅拌，使反应器中的反应物料具有基本相同的反应时间，从而有效控制碳酸钙颗粒大小；

（3）、将步骤（2）所得的反应液过滤，所得的滤饼干燥、碾磨即得CaCO₃。

上述的一种粒度可控的碳酸钙制备方法，步骤（3）过滤后所得的滤液即氯化物母液用于溶解原料CaCl₂与可溶性碳酸盐，循环利用并最终在结晶器中生产氯化物晶体。