納米碳酸鈣的制備方法

納米碳酸鈣的制備方法有物理法和化學(xué)法。物理法即對(duì)碳酸鈣含量高的天然石灰石、白堊石進(jìn)行機(jī)械粉碎而得到碳酸鈣產(chǎn)品的方法。但是用粉碎機(jī)粉碎到1μm以下是相當(dāng)困難的，只有采用特殊的方法和機(jī)械才有可能達(dá)到0.1μm以下。所以工業(yè)上以化學(xué)法為主。

納米碳酸鈣是采用無(wú)機(jī)非金屬礦石灰石為原料合成的重要無(wú)機(jī)鹽新產(chǎn)品，是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的一種新型超細(xì)化固體材料。其粒徑在1~100nm之間，粒徑小，活性好。

不同形態(tài)的超細(xì)碳酸鈣的制備技術(shù)已成為許多先進(jìn)國(guó)家開發(fā)的熱點(diǎn)。納米碳酸鈣的制備方法有物理法和化學(xué)法。物理法即對(duì)碳酸鈣含量高的天然石灰石、白堊石進(jìn)行機(jī)械粉碎而得到碳酸鈣產(chǎn)品的方法。但是用粉碎機(jī)粉碎到1μm以下是相當(dāng)困難的，只有采用特殊的方法和機(jī)械才有可能達(dá)到0.1μm以下。所以工業(yè)上以化學(xué)法為主?；瘜W(xué)法又分為碳化法和復(fù)分解法。

碳化法

碳化法是納米碳酸鈣的主要生產(chǎn)方法。將精選的石灰石煅燒，得到氧化鈣和窯氣。使氧化鈣消化，并將生成的懸浮氫氧化鈣在高剪切力作用下粉碎，多級(jí)旋液分離除去顆粒及雜質(zhì)，得到一定濃度的精制氫氧化鈣懸浮液；然后通入CO2氣體，加入適當(dāng)?shù)木涂刂苿?，碳化至終點(diǎn)，得到要求晶型的碳酸鈣漿液；再進(jìn)行脫水、干燥、表面處理，得到納米碳酸鈣產(chǎn)品。

按照碳化過(guò)程中CO2氣體與氫氧化鈣懸浮液接觸方式的不同，可將碳化法分為間歇鼓泡碳化法、連續(xù)噴霧碳化法和超重力碳化法，以及在間歇鼓泡碳化法基礎(chǔ)上改進(jìn)的非冷凍法。

間歇鼓泡碳化法

間歇鼓泡碳化法是將Ca(OH)2漿液降溫到25℃以下，泵入碳化塔，保持一定液位，在塔的底部向塔內(nèi)通CO2和空氣的混合氣體進(jìn)行碳化反應(yīng)，間歇制備納米級(jí)碳酸鈣。

該法投資少，易于轉(zhuǎn)化，為國(guó)內(nèi)外大多數(shù)廠家所采用。但是這種方法生產(chǎn)效率低、氣液接觸差、碳化時(shí)間長(zhǎng)、粒徑粗且不均勻。

間歇鼓泡法制備納米碳酸鈣的工藝流程圖

連續(xù)噴霧碳化法

噴霧碳化法是將石灰乳用噴頭噴成霧狀，從塔頂噴下，將一定濃度的CO2以某一速度從塔底上升，與霧狀石灰乳發(fā)生反應(yīng)。對(duì)于連續(xù)噴霧碳化，則重復(fù)進(jìn)行以上過(guò)程，最后可獲得粒徑小于0.1μm的納米碳酸鈣。

該法生產(chǎn)納米碳酸鈣效率高，經(jīng)濟(jì)效益可觀，并能實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)大規(guī)模生產(chǎn)，另外，具有很高的科學(xué)性和技術(shù)性。但設(shè)備投資較大。

超重力碳化法

超重力碳化法是利用旋轉(zhuǎn)造成一種穩(wěn)定的、比地球重力加速度高的多的超重力環(huán)境，極大地增加氣液接觸面積，強(qiáng)化氣-液之間的傳質(zhì)過(guò)程，從而提高碳化速度。同時(shí)，由于乳液在旋轉(zhuǎn)床中得到高度分散，限制了晶粒的長(zhǎng)大，即使不添加晶形控制劑，也可以制備出粒徑為15~30nm的納米碳酸鈣。

非冷凍法

非冷凍法制備納米碳酸鈣技術(shù)與其他制備技術(shù)的區(qū)別在于：采用間歇鼓泡式碳化法，在不改變裝置設(shè)備的情況下，通過(guò)陸續(xù)加入配置的多種分散劑的方法，在碳化塔內(nèi)與漿液一起反應(yīng)，取消了冷凍系統(tǒng)，減少了能耗，降低了生產(chǎn)成本。

復(fù)分解法

復(fù)分解法是指將水溶性鈣鹽(如氯化鈣)與水溶性碳酸鹽(如碳酸銨或碳酸鈉)，在適宜條件下反應(yīng)而制得碳酸鈣的方法。這種方法可通過(guò)控制反應(yīng)物濃度及生成碳酸鈣的過(guò)飽和度，并加入適當(dāng)?shù)奶砑觿?，得到球形的、粒徑極小、比表面積很大、溶解性很好的無(wú)定形碳酸鈣。但吸附在碳酸鈣中的大量氯離子很難除盡，生產(chǎn)中使用的傾析法往往需要大量的時(shí)間和洗滌用水。