[发明专利]一种微控超微细碳酸钙浆料的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳酸钙浆料的生产方法，具体涉及一种微控超微细碳酸钙浆料的生产方法。

背景技术

碳酸钙是一种用途广泛的无机盐矿物。碳酸钙是地球外壳的天然矿物。碳酸钙分轻质碳酸钙(PCC)和重质碳酸钙(GCC)两种。随着科学技术的不断发展，目前已开发出活性碳酸钙和纳米碳酸钙。活性碳酸钙是在普通碳酸钙的基础上进行改性而得到的，从而达到在复合材料制品中的填充和改性的双重目的。这些改性包括对碳酸钙的结晶形态、粒子大小、粒度分布及表面性能等方面的改性。以提高其综合性能。可在降低成本的同时，还能改善制品的硬度、弹性模量、尺寸稳定性和热稳定性。纳米碳酸钙是以非金属矿方解石为原料，采用沉淀法合成纳米粉体技术制备的重要无机盐新产品，粒径10-100nm，因其粒径小，活性好，是一种新型无机材料，具有许多特殊功能，主要适用于塑料、橡胶、造纸、涂料、油墨、食品、医药等行业，如添加在橡胶中，其硫化胶伸第率、撕裂性能、压缩变形、耐屈挠性能比添加一般碳酸钙高。目前国内只有少数几家企业生产纳米碳酸钙，且产量甚微，不能满足市场需求。在造纸工业使用碳酸钙，可使纸张亮度好、结构坚实、利书写、涂布均匀、摩擦度低、易排湿以及易干燥等。由于世界造纸业从上世纪80年代初开始成功地由酸性工艺转向碱性工艺，使填充料的使用发生了革命性的变化：碳酸钙代替木桨和其他颜料，可改善纸张的光亮度、不透性、空隙度、松密度等。碱基加工主要用于生产精细印刷和书写纸张，对新闻纸等一些重要用纸，虽然使用酸基环境生产，但也可使用碳酸钙。目前造纸涂料配方中碳酸钙使用量大幅增加，已从5％～10％上升到30％左右。超微细(纳米)碳酸钙在国外已有五十年的应用历史，目前，超超微细(纳米)碳酸钙的生产流程主要包括三个关键部分：碳化工艺、活化工艺和干燥工艺，碳化工艺是其中最基本和最关键的环节。目前碳化工艺主要采用间歇鼓泡碳化法、间歇搅拌釜碳化法、连续喷雾碳化法和超重力反应结晶法。间歇鼓泡碳化法和间歇搅拌釜碳化法是目前国内应用最广泛的方法，是在轻质碳酸钙的生产基础之上，通过制冷来控制碳化温度，通过添加适当的添加剂来控制产品的晶形与粒径。该法投资少、操作简单，但有生产不连续、自动化程度低、劳动强度大、生产规模小、产品粒度分布宽、不同批次产品的稳定性差等缺点。连续喷雾碳化法以Ca(OH)₂浆液雾化后作为分散相进行碳化反应，大大增加了气液接触面积，在反应初期易形成大量晶核，可在较高温度下生产超细碳酸钙。该法连续性较强，但是技术较复杂、操作难度较大、喷嘴易堵塞，因此应用并不普遍。超重力反应结晶法以强化相间传质过程为基本出发点，核心在于碳化反应在超重力离心反应器中进行。该法产品粒径分布窄，但仍属于间歇法生产，技术复杂、能耗较高、产量较小、设备投入较大，因此仅限于高档纳米碳酸钙的生产；申请号：200510118245.5公开了一种超细活性碳酸钙生产的连续鼓泡碳化新工艺；这些生产方法全都采用碳化法生产，这些都需要大量的能源，不节能，生产过程不易控制。

发明内容

本发明的目的是设计一种高度连续、操作简单、生产过程易于控制、节能的，不同批次产品稳定性好、设备生产强度大、投资较小而生产规模大的微控超微细碳酸钙浆料的生产方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

将原料经过鄂式破碎机破碎，使其粒径达到180-220mm，然后用立式破碎机破碎，使其粒径达到1-3mm，然后再用雷蒙磨进行研磨，使其粒径达到400目以上，把其送入到混合搅拌罐中，加入60-75％的晶型导向剂、25-40％的软水和2-41％的分散剂，进行搅拌，再加入2-10％的硬脂酸和8-12％的偶联剂进行活化，再经过超细研磨机研磨，采用PLC系统控制搅拌速度和时间以及加入助剂的量，然后即得到超微细碳酸钙浆料。

分散剂为硫酸、磷酸、焦磷酸以及它们的铵盐、碱金属盐、其它水溶性金属盐的一种或其几种混合物。

在本发明中，被吸附在CaCO₃微晶表面的晶型导向剂，对CaCO₃微晶的晶面生长产生一定的影响来实现晶型导向的；分散剂是防止纳米碳酸钙的一次粒子之间相互合并并凝聚成大颗粒的二次粒子，以避免失去其应用过程中纳米粒子的特性；由于碳酸钙粒子之间静电排斥作用使相互碰撞的概率减少，从而阻止碳酸钙颗粒之间相互靠近，防止团聚的目的；偶联剂改性纳米碳酸钙填充NBR能提高硫化胶的物理机械性能。