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纳米碳酸钙制备技术与工艺研究
浏览:    发布日期:2017/5/20 9:35:00

   一、项目的背景  
      轻质碳酸钙是一种重要的无机填料,广泛应用于建材、橡胶、塑料、造纸、涂料、油墨、日化、饲料、食品、医药等行业。目前,我国轻质碳酸钙(CaCO3)的生产,多采用传统的鼓泡碳化法。这种碳化法在工艺上对CaCO3晶型的生长不易控制,产品粒径大,不均匀,只能作为普通的廉价填料使用。科技进步,产业发展,尤其是高级纸张、密封胶、涂料、油墨等产品,急需大量的超细CaCO3。由于我国目前还缺少高质量的超细CaCO3产品,国家每年要花大量的外汇从国外购买。

      纳米材料是一种新型的功能材料,正受到国内外科学家和产业界的广泛重视。纳米级轻钙既有普通轻钙的作用,又具有高比表面、高活性、补强增韧等特殊性能,添加后能够有效地提高产品性能。另一方面,生产纳米碳酸钙的主要原料是优质石灰石和二氧化碳(CO2),铜陵及附近地区拥有丰富的优质石灰石矿产资源,CO2是铜化集团合成氨厂生产合成氨的副产品,CO2的含量在98%以上,以前作为废气排放。因此,开发高质量的纳米CaCO3产品,实现纳米CaCO3的产业化,不仅可以替代进口,提高相关产品的质量,而且有利于自然资源的高效开发利用,改善企业的经济效益。因此,纳米CaCO3的研制具有着重要的意义。

      二、成果的主要内容

      1. 合成纳米CaCO3的主要影响因素

      (1)反应机理

      (2)原料选择

      根据低成本制备纳米CaCO3的要求,纳米CaCO3以CaO 、CO2和水为主要原材料。选用主要原料如下:

      CaO 选用纯度、活性较高的优质原料 
CO2 合成氨厂副产品经厂家提纯处理 
H2O 去离子水,合成氨厂具有配套的制水设备 
CaO(生石灰)是以石灰石为原料,通过高温煅烧而成。CaO应经精制除杂处理。 
CO2为合成氨副产品,含量较高,已经脱硫处理,可以直接使用。 
原料水应经脱盐处理,以防止对纳米CaCO3晶形的干扰。 
原料质量将影响最终CaCO3产品的质量。尤其对于食品级纳米CaCO3产品的生产,要注意原料中重金属的含量。

      (3)晶形控制

      纳米CaCO3有立方、链状、针状、片状、球形、无定形等多种晶形。其中以链状、立方形、球形应用较为广泛。如立方晶形控制剂有多种,以二价金属硫酸盐为主,使用简单方便。

      (4)温度对粒度及晶形的影响

      温度的影响是多方面的,主要体现是生成CaCO3晶粒的成核速度与晶粒的生长速度竞争与平衡。 
碳酸钙的合成是一个放热反应,保持适当的低温有助于加快反应的速度和CO2的利用率。

      (5)分散与包覆

      纳米材料由于粒径小、表面活性高而具有易团聚的特点,因此,在生成的纳米CaCO3晶粒没有形成硬团聚之前,就必须进行分散包覆处理。

 

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