一种颜料级大立方超细沉淀碳酸钙的制备方法与流程

本技术属于沉淀碳酸钙制备，具体涉及一种颜料级大立方超细沉淀碳酸钙的制备方法。

背景技术：

1、现有技术中，钛白粉，是一种重要的白色颜料，其广泛应用于涂料、塑料、纸张、橡胶等行业。在涂料行业中，钛白粉因其优秀的遮盖力、稳定性和耐候性，成为不可或缺的关键原料，但因生产工艺复杂，成本较高，将大大提升了涂料等工业制品的成本。

2、现有技术中，碳酸钙是一种用量最大、用途最广的新型无机填料，其具有原料来源广、价格低、白度高的优点，广泛用作橡胶、塑料、造纸、密封胶粘剂、涂料、电线、电缆、油墨、电焊条、有机合成、冶金、玻璃、石棉工业、医药、食品、日化、饲料等行业。

3、现有技术中，按晶体粒径范围分布可将碳酸钙晶体分为轻质活性碳酸钙、微细活性碳酸管以及纳米碳酸钙，其中当碳酸钙晶体粒径分布≥2μm时，碳酸钙晶体几乎为纺锤体，遮盖力以及白度较低，当碳酸钙晶体粒径分布≤100nm时，碳酸钙晶体透明度显著提升，遮盖力力显以及白度显著降低。

4、现有技术中，通常使用晶型控制剂来调节碳酸钙晶体的粒径范围，但是由于现有技术中加入的晶型控制剂种类以及晶型控制工艺步骤过于单一，无法精确控制碳酸钙晶体的粒径范围，进而无法显著提升其白度以及遮盖力，无法部分替代钛白粉作为的颜料，并降低涂料等其他工业制品的生产成本，因此现在急需做出改进。

技术实现思路

1、本技术为了解决现有技术中，钛白粉成本较高，碳酸钙粉体的遮盖力以及白度受其结晶粒径范围的影响，实际生产过程中，需通过晶型控制剂来控制其粒径范围，但现有技术中，晶型控制剂以及晶型控制工艺步骤过于单一，无法将碳酸钙晶体的粒径范围控制在200-1000nm的范围内，使得碳酸钙粉体性能不稳定，无法部分替代钛白粉作为颜料的技术问题，提出了一种颜料级大立方超细沉淀碳酸钙的制备方法。

2、为了解决本技术所提出的技术问题，本技术采用如下方案，一种颜料级大立方超细沉淀碳酸钙的制备方法，包括以下步骤：

3、步骤101.一次陈化：

4、将白度为93-95度的生石灰与水按质量配比为1：5-7依次投入反应釜中消化后即得反应浆料a，将反应浆料a经180-250目振动筛过滤后转移至三级悬液分离器内除杂，除杂完成后经280-350目振动筛过滤后，即得高白度氢氧化钙精浆，并将高白度氢氧化钙精浆进行陈化；

5、步骤102.一次晶型控制：

6、将步骤101中陈化后的高白度氢氧化钙精浆稀释至浓度为1.0-1.2mol/l后，在40-45℃的条件下，投入一次晶型控制剂，预反应10-25min后即得反应浆料b，将反应浆料b转移至高剪切碳化釜中，在搅拌频率40-100hz，通入石灰窑窑气的条件下一次碳化，一次碳化过程中，测量反应浆料b的电导率，以判断一次碳化的反应终点，一次碳化至反应终点后，即得反应浆料c；

7、步骤103.二次陈化：

8、向步骤102中得到的反应浆料c投入陈化分散剂，在90-100℃，搅拌频率为15-30hz的条件下，陈化36-72h后即得反应浆料d；

9、步骤104.二次晶型控制：

10、向步骤103中得到的反应浆料d稀释至浓度为1.0-1.2mol/l后，在40-45℃的条件下，投入二次晶型控制剂，预反应10-25min后即得反应浆料e，将反应浆料e转移高剪切碳化釜中，在电导率为1.5-2.5，持续通入石灰窑窑气的条件下二次碳化，二次碳化过程中，测量反应浆料e的ph值，以判断二次碳化的反应终点，二次碳化至反应终点后，即得碳酸钙浆液；

11、步骤105.均化制粉：

12、向步骤104中制备得到的碳酸钙浆液投入均化分散剂后，在室温，搅拌频率为10-30hz，条件下搅拌30-50min后，转移至均化罐中进行均化，均化后的浆液依次进行脱水、烘干、粉碎和分级，即可得到颜料级大立方超细沉淀碳酸钙。

13、更进一步地，步骤102中，一次晶型控制剂为木糖醇；通过选用木糖醇线性单糖作为一次晶型控制剂，其可定向吸附在碳酸钙的晶面上，并诱导浆液合成出规整立方形碳酸钙。

14、更进一步地，步骤102中，石灰窑窑气的流量为0.3-0.5m3/min，石灰窑窑气中二氧化碳的体积分数为35-38％，通过控制石灰窑窑气的流量，控制碳化釜中二氧化碳的进入量，一方面，可提升资源率，可有效利用石灰窑窑气，避免污染大气，另一方面，通过石灰窑窑气，进而控制二氧化碳与浆液的接触面积，进而配合晶型控制剂对碳酸钙晶型和粒径范围精准控制，以进一步提高碳酸钙生产的效率和可持续性。

15、更进一步地，步骤102中，当测得反应浆料b的导电率为1.5-2.5时，一次碳化反应至终点，停止通入石灰窑窑气，通过控制电导率，可以控制浆液中离子的活动性和浓度，从而保证在晶型控制剂加入浆液后，精准控制晶核的快速生成，保证后续晶体的持续生长，以获得具有预期形貌和尺寸的碳酸钙晶体。

16、更进一步地，步骤103中的陈化分散剂为碳酸氢铵，陈化分散剂的投入量为碳酸钙干基重量的3-5％，通过将碳酸氢铵作为陈化分散剂，陈化分散过程中，碳酸氢铵在弱碱性碳酸钙悬浮液中可吸附在碳酸钙表面上不规则空隙中，发生接枝反应，在碳酸钙表面再接枝碳酸钙，从而修补碳酸钙表面，并使碳酸钙粒子增大，形成大立方碳酸钙，从而也达到提高分散的双重目的，进一步控制晶碳酸晶体的粒径范围。

17、更进一步地，步骤104中，二次晶型控制剂为山梨糖醇，通过将山梨糖醇作为二次晶型控制剂，其定向吸附在碳酸钙的晶面上，与新喷入的氢氧化钙进行粒子交换，并生成小立方晶核，接枝在碳酸钙晶体表面，从而进一步生成粒径更大的立方体碳酸钙粒子，保证碳酸钙晶体的粒径范围在20-100nm。

18、更进一步地，步骤104中，反应浆料e均分为两份，将其中一份直接转移至碳化釜中，并向其内持续通入石灰窑窑气，石灰窑窑气流量，以及石灰窑窑气中二氧化碳体积分数与步骤102中相同，其中另一份通过螺旋喷头喷入碳化釜中。

19、更进一步地，步骤104中，螺旋喷头的输出流量为0.5-1m3/min，通过将反应浆液e均分为两份，并将其中一份通过螺旋喷头输出，可提升浆液与二氧化碳的接触面积，促进浆液与晶核表面枝接，促进晶体生长，精准控制晶体的晶型以及粒径范围。

20、更进一步地，步骤104中，当测得反应浆料e的ph值为6.5-7.0时，二次碳化反应至终点，停止通入石灰窑窑气。

21、更进一步地，步骤105中，均化分散剂为磷酸酯与homogenoll-18聚羧酸型表面活性剂按质量比3-5：1的混合物，均化分散剂的投入量为碳酸钙干基重量的3-4％。

22、与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：

23、本技术提供一种颜料级大立方超细沉淀碳酸钙的制备方法，主要包括一次陈化、一次晶型控制、二次陈化、二次晶型控制、以及均化制粉五个步骤，通过在一次晶型控制和二次晶型控制步骤中加入不同的晶型控制剂，一次晶核控制的过程中，一次晶型控制剂可定向吸附在碳酸钙表面，诱导立方体晶核的产生，二次晶核控制过程中，二次晶型控制剂在立方体晶核表面发生接枝反应，进一步生成粒径更大的立方体碳酸钙结晶，将碳酸钙晶体的平均粒径范围准确控制在0.5-0.6μm，提升其遮盖力以及白度，使其可部分代替钛白粉作为高性能颜料，具有操作简单，晶体粒径范围控制精确度高，晶体性能稳定，便于推广实施的优点。