專利名稱：一種制備片狀方解石碳酸鈣晶體的方法
技術領域：
本發明屬于無機化工工藝技術領域，具體地說，是關于一種制備片狀方解石碳酸 鈣晶體的方法。
背景技術：
碳酸鈣作為一種重要的無機材料，以其原料廣、無毒性、填充量大、補強性能優良 而廣泛應用于塑料、橡膠、造紙、涂料等行業。碳酸鈣在自然界通常以方解石、文石、球霰石 等形態存在，但在常溫及常壓條件下，方解石相是其唯一的熱力學穩定相。近年來隨著國民經濟的迅速發展，國內碳酸鈣的需求量越來越大，不同行業對碳 酸鈣的形態也有不同的需求。片狀碳酸鈣是近幾年開發出的一種結晶類型，與其它晶型的 碳酸鈣相比，片狀方解石碳酸鈣具有更高的白度、遮蓋性、油墨固著性和光學性能的耐持久 性，以及更低的磨損值和均一的粒度分布等優點，適用于涂料、紙用顏料及造紙工業。合成 片狀方解石碳酸鈣比較困難，其原因是它與天然系、水熱系統都不同，在高PH區域中或氫 氧化鈣的飽和溶液中不能生成片狀碳酸鈣。目前，工業上普遍采用碳化法生產碳酸鈣，通常將石灰石煅燒過程中生產的含二 氧化碳的窯氣經精制凈化后通入石灰乳進行碳化。碳化法的缺點是工藝上復雜；氫氧化 鈣溶解度很小，而含有二氧化碳的氣泡尺寸往往較大，由于碳化反應涉及氣-液-固三相體 系，溶液中的鈣離子在氣泡表面與二氧化碳進行反應生成碳酸鈣固體，故碳化速率通常比 較緩慢，生成的碳酸鈣顆粒粒徑較大且分布不均。而通常簡單采用的可溶性鈣鹽加可溶性 碳酸鹽法得到的碳酸鈣是方解石晶相和其它亞穩態形式的混和。

發明內容
本發明克服了現有技術的不足，提供了一種制備片狀方解石碳酸鈣晶體的方法， 該方法成本低，工藝簡單，產品形貌規則、尺寸均一、粒徑均勻。為達到上述目的，本發明采用的技術方案為—種制備片狀方解石碳酸鈣晶體的方法，其中，將氯化鈣溶液加到碳酸鈉溶液中， 氯化鈣與碳酸鈉的物質的量比為1.4 1.8 1，該方法包括如下步驟(1)向濃度為0. 52 3. 96mol/L的碳酸鈉溶液中加入為碳酸鈉質量0. 8 4. 2% 的硼酸或乙二酸作晶型控制劑，控制溶液溫度為40 90°C ；(2)取濃度為1. 24 6. 32mol/L的氯化鈣溶液，控制溶液溫度為40 90°C ；(3)在溫度為40 90°C的條件下，將氯化鈣溶液滴加到碳酸鈉溶液中，邊滴加邊 攪拌，待全部滴加完后，將所得混合液繼續恒溫攪拌0. 5 2h，然后在室溫下靜置1 2 36h，過濾得到沉淀；(4)用去離子水反復洗滌沉淀至中性，經洗滌去除沉淀表面吸附的氯離子，過濾， 真空干燥，制得本發明的片狀方解石碳酸鈣晶體。進一步，所述步驟(3)將氯化鈣溶液滴加到碳酸鈉溶液中，攪拌速度為200 500r/min，滴加速度為 0. 5 1. 5mL/min。進一步，所述步驟(4)經洗滌去除沉淀表面吸附的氯離子后過濾，將沉淀于40 80°C下真空干燥2 4h。本發明的積極效果是1、本發明所用原料價格便宜、易得，工藝過程簡單；2、對本發明所得的碳酸鈣晶體進行X射線衍射分析，發現其特征衍射峰2 θ值為 29.44°，判斷其為典型的方解石結構；用掃描電鏡對產物進行觀察，晶體形貌為片狀，尺寸 均一，粒徑均勻，為2 3 μ m，適于工業化批量生產。


圖1是實施例1所得晶體的X射線衍射圖譜；圖2是實施例1所得晶體在掃描電鏡下放大2700倍時的照片圖。圖3是實施例1所得晶體在掃描電鏡下放大10000倍時的照片圖。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發明作進一步的詳細說明。實施例1 氯化鈣與碳酸鈉的物質的量比為1.4 1(1)向63mL濃度為0. 52mol/L的碳酸鈉溶液中加入為碳酸鈉質量0. 8%的硼酸作 晶型控制劑，控制溶液溫度為40°C ；(2)取濃度為1. 24mol/L的氯化鈣溶液37mL，控制溶液溫度為40°C ；(3)在攪拌速度為200r/min、溫度為40°C的條件下，將氯化鈣溶液以0. 5mL/min的 速度滴加到碳酸鈉溶液中，待全部滴加完后，將所得混合液繼續恒溫攪拌0. 5h，然后在室溫 下靜置12h，過濾得到沉淀；(4)用去離子水反復洗滌沉淀至中性，經洗滌去除沉淀表面吸附的氯離子，過濾， 40°C下真空干燥4h，制得本發明的片狀方解石碳酸鈣晶體。對所得的碳酸鈣晶體進行X射線衍射分析，圖譜如圖1所示，從圖中可以看出其特 征衍射峰2Θ值為29. 44°，判斷其為典型的方解石結構；用掃描電鏡對產物進行觀察，如 圖2、3所示，晶體形貌為片狀，尺寸均一，粒徑為2 2. 6 μ m。實施例2 氯化鈣與碳酸鈉的物質的量比為1.6 1(1)向54mL濃度為1. 6mol/L的碳酸鈉溶液中加入為碳酸鈉質量2. 2%的乙二酸 作晶型控制劑，控制溶液溫度為55°C ；(2)取濃度為2. 9mol/L的氯化鈣溶液46mL，控制溶液溫度為55°C ；(3)在攪拌速度為300r/min、溫度為55°C的條件下，將氯化鈣溶液以0. 8mL/min的 速度滴加到碳酸鈉溶液中，待全部滴加完后，將所得混合液繼續恒溫攪拌lh，然后在室溫下 靜置20h，過濾得到沉淀；(4)用去離子水反復洗滌沉淀至中性，經洗滌去除沉淀表面吸附的氯離子，過濾， 55°C下真空干燥3h，制得本發明的片狀方解石碳酸鈣晶體。對所得的碳酸鈣晶體進行X射線衍射分析，發現其特征衍射峰2 θ值為29. 44°， 判斷其為典型的方解石結構；用掃描電鏡對產物進行觀察，晶體形貌為片狀，尺寸均一，粒
4徑為2 3 μ m。實施例3 氯化鈣與碳酸鈉的物質的量比為1. 7 1(1)向50mL濃度為2. 7mol/L的碳酸鈉溶液中加入為碳酸鈉質量3. 5%的硼酸作 晶型控制劑，控制溶液溫度為70°C ；(2)取濃度為4. 6mol/L的氯化鈣溶液50mL，控制溶液溫度為70°C ；(3)在攪拌速度為400r/min、溫度為70°C的條件下，將氯化鈣溶液以1. 2mL/min的 速度滴加到碳酸鈉溶液中，待全部滴加完后，將所得混合液繼續恒溫攪拌1. 5h，然后在室溫 下靜置24h，過濾得到沉淀；(4)用去離子水反復洗滌沉淀至中性，經洗滌去除沉淀表面吸附的氯離子，過濾， 70°C下真空干燥2. 5h，制得本發明的片狀方解石碳酸鈣晶體。對所得的碳酸鈣晶體進行X射線衍射分析，發現其特征衍射峰2 θ值為29. 44°， 判斷其為典型的方解石結構；用掃描電鏡對產物進行觀察，晶體形貌為片狀，尺寸均一，粒 徑為2. 2 3 μ m。實施例4 氯化鈣與碳酸鈉的物質的量比為1.8 1(1)向47mL濃度為3. 96mol/L的碳酸鈉溶液中加入為碳酸鈉質量4. 2%的乙二酸 作晶型控制劑，控制溶液溫度為90°C ；(2)取濃度為6. 32mol/L的氯化鈣溶液53mL，控制溶液溫度為90°C ；(3)在攪拌速度為500r/min、溫度為90°C的條件下，將氯化鈣溶液以1. 5mL/min的 速度滴加到碳酸鈉溶液中，待全部滴加完后，將所得混合液繼續恒溫攪拌2h，然后在室溫下 靜置36h，過濾得到沉淀；(4)用去離子水反復洗滌沉淀至中性，經洗滌去除沉淀表面吸附的氯離子，過濾， 80°C下真空干燥2h，制得本發明的片狀方解石碳酸鈣晶體。對所得的碳酸鈣晶體進行X射線衍射分析，發現其特征衍射峰2 θ值為29. 44°， 判斷其為典型的方解石結構；用掃描電鏡對產物進行觀察，晶體形貌為片狀，尺寸均一，粒 徑為2. 6 3 μ m。
權利要求
一種制備片狀方解石碳酸鈣晶體的方法，其特征在于將氯化鈣溶液加到碳酸鈉溶液中，氯化鈣與碳酸鈉的物質的量比為1.4～1.8∶1，該方法包括如下步驟(1)向濃度為0.52～3.96mol/L的碳酸鈉溶液中加入為碳酸鈉質量0.8～4.2％的硼酸或乙二酸作晶型控制劑，控制溶液溫度為40～90℃；(2)取濃度為1.24～6.32mol/L的氯化鈣溶液，控制溶液溫度為40～90℃；(3)在溫度為40～90℃的條件下，將氯化鈣溶液滴加到碳酸鈉溶液中，邊滴加邊攪拌，待全部滴加完后，將所得混合液繼續恒溫攪拌0.5～2h，然后在室溫下靜置12～36h，過濾得到沉淀；(4)用去離子水反復洗滌沉淀至中性，經洗滌去除沉淀表面吸附的氯離子后過濾，真空干燥，制得本發明的片狀方解石碳酸鈣晶體。
2.根據權利要求1所述的一種制備片狀方解石碳酸鈣晶體的方法，其特征在于所述 步驟(3)將氯化鈣溶液滴加到碳酸鈉溶液中，邊滴加邊攪拌，其攪拌速度為200 500r/ min，滴加速度為0. 5 1. 5mL/min。
3.根據權利要求1所述的一種制備片狀方解石碳酸鈣晶體的方法，其特征在于所述 步驟(4)經洗滌去除沉淀表面吸附的氯離子后過濾，將沉淀于40 80°C條件下真空干燥 2 4h。
全文摘要
一種制備片狀方解石碳酸鈣晶體的方法是，氯化鈣與碳酸鈉的物質的量比為1.4～1.8∶1，向0.52～3.96mol/L的碳酸鈉溶液中加入為碳酸鈉質量0.8～4.2％的晶型控制劑硼酸或乙二酸，控制溶液溫度為40～90。℃；取1.24～6.32mol/L的氯化鈣溶液，控制溶液溫度為40～90℃；將氯化鈣溶液滴加到碳酸鈉溶液中，邊滴加邊攪拌，再恒溫攪拌0.5～2h，室溫下靜置12～36h，過濾得沉淀；用水反復洗滌沉淀至中性并去除吸附的氯離子后過濾，40～80℃真空干燥，制得片狀方解石碳酸鈣晶體。產物經X射線衍射分析確認為方解石晶體；掃描電鏡結果顯示晶體為規則片狀。該法成本低、工藝簡單、產品形貌規則。
文檔編號C30B29/22GK101935866SQ201010283258
公開日2011年1月5日 申請日期2010年9月16日 優先權日2010年9月16日
發明者劉雪平, 宋豐明, 宋軍超, 李長有, 楊治廣, 郭一飛 申請人:河南城建學院