[发明专利]一种在醇-水混合体系中制备超微细无定形碳酸钙的方法

说明书

本发明涉及一种在醇‑水体系中可大规模、简单、经济地生产超微细无定形碳酸钙的新工艺。本发明提出了，以电石渣、氢氧化钙、氯化钙为钙源，在醇水体系中，快速制备无定形碳酸钙的通用新工艺方法。该方法不但很好地解决了无定形超微细碳酸钙工业合成和稳定保存的难题，而且使电石渣、氯化钙、烟道气等工业废物得到了很好的利用。本发明环境、经济和社会效益显著。

技术领域

本发明涉及原材料生产技术领域。具体而言，本发明涉及了一种在醇-水体系中可大规模简单、经济生产超微细无定形碳酸钙的方法。

背景技术

碳酸钙是广泛应用于造纸、塑料、橡胶、建筑材料、日用化工等行业中的无机粉体材料，用量和应用领域还在逐渐增大。2011年，全世界碳酸钙的生产量为7000万吨，中国的产量为700万吨，而到了2015年，中国的碳酸钙总产量达到了1200万吨。然而，快速发展的我国碳酸钙行业依然存在着以下问题：

1、产能严重过剩，多采用石灰碳化工艺，粉尘污染严重，二氧化碳排放量高，品种单一。

2、碳酸钙低质同质化严重，缺乏高品质碳酸钙生产技术，品种、规格少，产品白度、细度低，不能满足高品质需求。

3、我国每年数千万吨的电石渣、氯化钙等副产资源没有得到很好应用。开发和充分利用电石渣或氯化钙等工业废渣及烟道气中的二氧化碳等富含二氧化碳的废气，开发超微细、高品质碳酸钙的生产新工艺，对于减碳、推行循环经济及推动碳酸钙及其应用行业的技术进步意义重大。

常见的工业轻质碳酸钙的主要生产方法有碳化法、氯化铵法和苛化法几种，氯化钙法也是生产纳米碳酸钙的方法之一。其中碳化法又分为间歇碳化法、连续喷雾法、超重力法。这些现有的生产方法存在产品质量难控制，很难获得超细且粒径均匀的晶体，能耗大及产品质量难以提高等问题。具体工艺如下：

碳化法：

氯化铵法：

氯化钙法

CaCl₂+Na₂CO₃→CaCO₃+2NaCl

苏尔维(Solvay)法----碳酸氢钠产业的副产物

日本的纳米碳酸钙在轻质碳酸产品中的比例已超过70％，而我国还不到5％，而且大部分产品品质难以达到进口产品标准。

碳酸钙有6种晶形：无定形碳酸钙(ACC)、方解石、文石、球霰石、单水碳酸钙、六水碳酸钙。其中的无定形碳酸钙是转变为其他碳酸钙晶体的前驱体。如能够根据无定形碳酸钙的各向同性和可转化的特点开发出可大规模、简单经济生产技术，以及既可稳定保存，又能顺利转化的超微细无定形碳酸钙产品将很有价值。

无定形碳酸钙在生物体内可与生物中的有机质相互作用，缓慢生长成各种形貌的单晶碳酸钙。目前对无定形碳酸钙的研究还停留在模拟生物体的仿生矿化过程，尚无可工业化生产的方法，主要通过以下几种实验室途径制备：

1、以氯化钙和碳酸钠为原料，通过低温快速混合，快速分离得到无定形碳酸钙。此种方法要求反应和分离时间短，大规模生产的难度大，且无法避免无定形碳酸钙继续转化为其它晶形，无法获得单一无定形碳酸钙，且难以稳定保存。

2、研究发现中在制备碳酸钙的溶液体系中加入聚天冬氨酸、有机高分子等大分子模板或硅酸钠、镁离子等无机离子可抑制无定形碳酸钙转化，具有稳定作用。但这种极其缓慢的仿生矿化制备方式控制困难，形成时间长，效率很低，不适合工业生产。