CN103523813A

CN103523813A - 一种回用压滤水生产纳米碳酸钙的工业制备方法

Info

Publication number: CN103523813A
Application number: CN201310498192.9A
Authority: CN
Inventors: 马建民; 郭俊凌; 沈晓峰; 段秀红; 程海江
Original assignee: SHANXI LANHUA HUAMING NANO MATERIALS Co Ltd
Current assignee: SHANXI LANHUA HUAMING NANO MATERIALS Co Ltd
Priority date: 2013-10-22
Filing date: 2013-10-22
Publication date: 2014-01-22

Abstract

本发明涉及一种回用压滤水生产纳米碳酸钙的工业制备方法，解决了现有制备方法存在的利用现有水处理技术处理压滤水回用后存在的纳米碳酸钙产品品质的重现性差及产品品质不稳定的问题。包括以下步骤：用耐高温压滤机对生产纳米碳酸钙过程中的压滤水进行过滤，保持水温为65-85度，将消化后的氢氧化钙溶液调制成质量浓度为6-10%，温度控制在22-35度，然后装入反应釜中，调整Ca(OH)₂悬浮液的温度到25-40℃；以0.6-0.8立方米/秒的速率向碳化反应釜中通入二氧化碳和氮气的混合气体，在Ca(OH)₂的悬浮液中加入Ca(OH)₂的总质量的0.2-0.5‰的分散剂，将纳米碳酸钙浆料加热至55-65℃，然后加入包覆剂。本发明实现了纳米碳酸钙工艺用水的闭路循环。

Description

一种回用压滤水生产纳米碳酸钙的工业制备方法

技术领域

本发明涉及一种碳酸钙的制备方法，特别涉及一种利用生产纳米碳酸钙所产生的压滤水回用生产纳米碳酸钙的工业制备方法。

背景技术

纳米碳酸钙是指粒径小于100纳米的超细微粉体，纳米活性碳酸钙是指碳酸钙经表面有机处理后由亲水性变成亲油性的化工产品，产品可广泛应用于汽车底漆、橡胶、塑料等行业。超细化、粒径分布窄、晶体形貌稳定和产品品质重现性高是该产品的一个基本要求。现有的纳米碳酸钙生产主要工艺流程为：石灰石煅烧产生石灰和二氧化碳，石灰在一定的工艺条件下消化成一定浓度的浆液，加入一定的添加剂，通入二氧化碳控制一定的碳化工艺参数碳化形成一定晶形和形貌的碳酸钙浆液，进行表面改性后，经压滤、干燥、粉碎、包装形成碳酸钙成品。在上述过程中，石灰消化工序中一般采用新鲜水作为工艺用水，经压滤工序产生的水的特点为：温度高，一般为80-85度、COD高、悬浮物指标波动大、直接回用产品指标波动大。目前，大多企业将压滤水处理达到规定的排放标准排放，有部分企业对水的闭路循环进行了技术一些偿试，主要的技术路线有以下两种：一是利用传统的水处理技术处理至中水回用标准进行回用。主要的技术路线有：絮凝+过滤+生化法、膜处理法。此技术路线的特点是：引入了有机无机絮凝剂，水温不能超过35度，水的收率一般在65%-80%之间。二是将水用于品质要求不高的碳酸钙生产。现有的水处理技术存在的问题是：一是资源浪费，热量和构成COD的组份物质基础作为废物去除或损失掉；二是水的浪费严重；三是水处理成本高；四是因其处理过程中引入的絮凝剂如镁、铝等与钙的性质相近，对碳酸钙结晶过程造成影响。造成纳米碳酸钙产品品质的重现性差，产品品质不稳定的问题。

发明内容

本发明提供了一种回用压滤水生产纳米碳酸钙的工业制备方法，解决了现有制备方法存在的生产过程所产生的压滤水不能回用和利用现有水处理技术处理压滤水回用后存在的纳米碳酸钙产品品质的重现性差及产品品质不稳定的问题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

一种回用压滤水生产纳米碳酸钙的工业制备方法，包括以下步骤：

第一步、用耐高温选择性透过膜对生产纳米碳酸钙过程中的压滤水进行过滤；

第二步、将第一步过滤后的水经自清式过滤器进行二级过滤，去除悬浮物；处理后的水温保持在75度以上。

第三步、将第二步得到的水按水质检验标准检验后用于石灰消化，并保持水温为65-85度，消化后的氢氧化钙溶液的质量浓度控制在11-17%；

第四步、将第三步消化后的氢氧化钙溶液调制成质量浓度为6-10%，温度控制在22-35度，然后装入反应釜中，装填量为反应釜体积的60%-80%；

第五步、调整Ca(OH)₂悬浮液的温度到25-40℃；

第六步、以0.6-0.8立方米/秒的速率向碳化反应釜中通入二氧化碳和氮气的混合气体，在该混合气体中二氧化碳气体的体积浓度为35%-60%，以 Ca(OH)₂悬浮液的质量浓度为基准计算出Ca(OH)₂的总质量，当Ca(OH)₂悬浮液中参与和二氧化碳反应的Ca(OH)₂的质量达到Ca(OH)₂的总质量的8-10%时，加入Ca(OH)₂的总质量的0.5-2%的晶型调节剂，继续碳化，直至Ca(OH)₂悬浮液的PH值达6-7.5，生成纳米级的立方形碳酸钙，反应温度控制在50-65℃；

第七步、在Ca(OH)₂的悬浮液中加入Ca(OH)₂的总质量的0.2-0.5‰的分散剂，调整纳米粒子的表面电荷，分散剂在碳酸钙表面形成双电层；

第八步、将脂肪酸或水溶性肽酸酯偶联剂中的一种或两种配置成水溶液包覆剂，所说的脂肪酸为C₁₂-C₁₈的脂肪酸，水溶性钛酸脂偶联剂为CT-54偶联剂、丙酸钛CT-64偶联剂或醇胺脂肪酸钛偶联剂中的一种或几种；脂肪酸或水溶性碳酸酯偶联剂配置成浓度为10-20%的水溶液包覆剂；

第九步、将纳米碳酸钙浆料加热至75-85℃，然后加入包覆剂，包覆剂的加入量以碳酸钙的重量计为0.5-5%，包覆处理时间为1-3小时，即获得纳米活性碳酸钙。

所说的晶型调节剂为磷酸盐、硫酸盐、醋酸盐、柠檬酸盐、单糖或多糖中的一种或其混合物。

所说的分散剂为氯化物盐、聚丙烯酸盐的一种或几种混合物。

按上述方法合成的纳米活性碳酸钙粒子在50-80nm之间可控，立方形，比表面积大于24m²/g，吸油值小于27g/100gCaOC3，分散性好，无团聚现象，可作为高档橡胶、塑料以及汽车底漆的功能填料。采用本方法，合成时间为带搅拌低温碳化沉淀法生产的合成时间的20%，产品重现率达到99%。

本发明采用水质处理和生产工艺调整相结合，选择性地对工艺水进行处理，形成了一种高效、节能、资源综合利用的纳米碳酸钙生产方法，实现了纳米碳酸钙工艺用水的闭路循环。本发明的制备方法吸取搅拌碳化沉淀法的优点，根据结晶学的基本原理，引入晶控剂和分散剂，大幅增大参与反应的二氧化碳气量，寻找到一种与高反应速度下利用压滤回水生产纳米碳酸钙生产方法，与传统的纳米碳酸钙生产工艺相比，该方法反应速度高，反应终了温度高，反应时间短，对生产过程的水、热量、填加剂进行综合利用，产品品质重现率高，反应装置产业化实现容易。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做详细的描述。

实施例一：

第一步、在直径为3米高6米的碳化反应釜中加入40立方用压滤水消化的Ca(OH)₂悬浮液, Ca(OH)₂悬浮液的质量浓度为7.92%.

第二步、、调整Ca(OH)₂悬浮液的温度到24℃；

第三步、以0.6立方米/秒的速率向反应釜内通入二氧化碳和氮气的混合气体，混合气体中二氧化碳气体的体积浓度为35%，经过10分钟，当Ca(OH)₂悬浮液的碳化率达8-10%时，加入35公斤的多糖，继续碳化，直至Ca(OH)₂悬浮液的PH值6.85，生成纳米级的立方形碳酸钙，反应终了温度为61℃。

第四步、在Ca(OH)₂的悬浮液中加入10公斤的聚丙烯酸盐；

第五步、将225公斤脂肪酸配置成10%水溶液包覆剂；

第六步、将纳米碳酸钙浆料加热至85℃，然后加入包覆剂，包覆处理时间为4小时，即获得纳米活性碳酸钙。

实施例二：

第一步、在直径为3米高6米的碳化反应釜中加入30立方的Ca(OH)₂悬浮液,Ca(OH)₂悬浮液的质量浓度为7.92%；

第二步、调整Ca(OH)₂悬浮液的温度到24℃；

第三步、以0.7立方米/秒的速率向反应釜内通入二氧化碳和氮气的混合气体，混合气体中二氧化碳气体的体积浓度为52%，经过10分钟，当Ca(OH)₂悬浮液的碳化率达8-10%时，加入25Kg的多糖，继续碳化，直至Ca(OH)₂悬浮液的PH值6.85，生成纳米级的立方形碳酸钙，反应终了温度为61℃。

第四步、在Ca(OH)₂的悬浮液中加入12Kg聚丙烯酸盐；

第五步、将166公斤脂肪酸配置成10%水溶液包覆剂；

Claims

1.一种回用压滤水生产纳米碳酸钙的工业制备方法，包括以下步骤：

第二步、将第一步过滤后的水经自清式过滤器进行二级过滤，去除悬浮物；处理后的水温保持在75度以上；

第五步、调整Ca(OH)₂悬浮液的温度到25-40℃；

2.根据权利要求1所述的一种回用压滤水生产纳米碳酸钙的工业制备方法，其特征在于，所说的晶型调节剂为磷酸盐、硫酸盐、醋酸盐、柠檬酸盐、单糖或多糖中的一种或其混合物。

3.根据权利要求1所述的一种回用压滤水生产纳米碳酸钙的工业制备方法，其特征在于，所说的分散剂为氯化物盐、聚丙烯酸盐的一种或几种混合物。