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粉体百科 | 纳米碳酸钙的制备方法


来源:中国粉体网   墨玉

[导读]  纳米碳酸钙的制备方法有物理法和化学法。物理法即对碳酸钙含量高的天然石灰石、白垩石进行机械粉碎而得到碳酸钙产品的方法。但是用粉碎机粉碎到1μm以下是相当困难的,只有采用特殊的方法和机械才有可能达到0.1μm以下。所以工业上以化学法为主。

中国粉体网讯  纳米碳酸钙是采用无机非金属矿石灰石为原料合成的重要无机盐新产品,是20世纪80年代发展起来的一种新型超细化固体材料。其粒径在1~100nm之间,粒径小,活性好。




不同形态的超细碳酸钙的制备技术已成为许多先进国家开发的热点。纳米碳酸钙的制备方法有物理法和化学法。物理法即对碳酸钙含量高的天然石灰石、白垩石进行机械粉碎而得到碳酸钙产品的方法。但是用粉碎机粉碎到1μm以下是相当困难的,只有采用特殊的方法和机械才有可能达到0.1μm以下。所以工业上以化学法为主。化学法又分为碳化法和复分解法。


碳化法


碳化法是纳米碳酸钙的主要生产方法。将精选的石灰石煅烧,得到氧化钙和窑气。使氧化钙消化,并将生成的悬浮氢氧化钙在高剪切力作用下粉碎,多级旋液分离除去颗粒及杂质,得到一定浓度的精制氢氧化钙悬浮液;然后通入CO2气体,加入适当的晶型控制剂,碳化至终点,得到要求晶型的碳酸钙浆液;再进行脱水、干燥、表面处理,得到纳米碳酸钙产品。


按照碳化过程中CO2气体与氢氧化钙悬浮液接触方式的不同,可将碳化法分为间歇鼓泡碳化法、连续喷雾碳化法和超重力碳化法,以及在间歇鼓泡碳化法基础上改进的非冷冻法。


间歇鼓泡碳化法


间歇鼓泡碳化法是将Ca(OH)2浆液降温到25℃以下,泵入碳化塔,保持一定液位,在塔的底部向塔内通CO2和空气的混合气体进行碳化反应,间歇制备纳米级碳酸钙。


该法投资少,易于转化,为国内外大多数厂家所采用。但是这种方法生产效率低、气液接触差、碳化时间长、粒径粗且不均匀。



间歇鼓泡法制备纳米碳酸钙的工艺流程图


连续喷雾碳化法


喷雾碳化法是将石灰乳用喷头喷成雾状,从塔顶喷下,将一定浓度的CO2以某一速度从塔底上升,与雾状石灰乳发生反应。对于连续喷雾碳化,则重复进行以上过程,最后可获得粒径小于0.1μm的纳米碳酸钙。


该法生产纳米碳酸钙效率高,经济效益可观,并能实现连续自动大规模生产,另外,具有很高的科学性和技术性。但设备投资较大。


超重力碳化法


超重力碳化法是利用旋转造成一种稳定的、比地球重力加速度高的多的超重力环境,极大地增加气液接触面积,强化气-液之间的传质过程,从而提高碳化速度。同时,由于乳液在旋转床中得到高度分散,限制了晶粒的长大,即使不添加晶形控制剂,也可以制备出粒径为15~30nm的纳米碳酸钙。


非冷冻法


非冷冻法制备纳米碳酸钙技术与其他制备技术的区别在于:采用间歇鼓泡式碳化法,在不改变装置设备的情况下,通过陆续加入配置的多种分散剂的方法,在碳化塔内与浆液一起反应,取消了冷冻系统,减少了能耗,降低了生产成本。


复分解法


复分解法是指将水溶性钙盐(如氯化钙)与水溶性碳酸盐(如碳酸铵或碳酸钠),在适宜条件下反应而制得碳酸钙的方法。这种方法可通过控制反应物浓度及生成碳酸钙的过饱和度,并加入适当的添加剂,得到球形的、粒径极小、比表面积很大、溶解性很好的无定形碳酸钙。但吸附在碳酸钙中的大量氯离子很难除尽,生产中使用的倾析法往往需要大量的时间和洗涤用水。

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