中國粉體網(wǎng)訊 談及納米碳酸鈣制備技術(shù)，大家都熟知碳化法，而諸如“復(fù)分解法”似乎只能在實驗室里搞研究。其實，復(fù)分解法制備納米碳酸鈣純度高，白度好，其不足之處在于成本偏高，晶型控制劑影響品質(zhì)等。對企業(yè)而言，復(fù)分解法制備碳酸鈣技術(shù)，只有走出了實驗室才有更大的價值！

其實，特別關(guān)注碳酸鈣行業(yè)發(fā)展的同伴們早已經(jīng)聽說過一些風(fēng)聲，“廣西華納復(fù)分解法制備納米碳酸鈣已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)了”。2020年10月，相關(guān)成果在荷蘭晶體生長(Journalof Crystal Growth)期刊正式發(fā)表，今天粉體網(wǎng)編輯和大家一起，探探相關(guān)復(fù)分解法制備納米碳酸鈣的諸般奧秘，看看廣西華納復(fù)分解法制備納米碳酸鈣技術(shù)究竟如何...

1復(fù)分解法制備納米碳酸鈣

1.1理論與研究

復(fù)分解法是在一定條件下，將水溶性鈣鹽(如氯化鈣，硫酸鈣等)與水溶性碳酸鹽(如碳酸銨，碳酸鈉等)，通過液相到固相的反應(yīng)過程制得納米碳酸鈣。在化學(xué)法制備納米碳酸鈣技術(shù)中屬于Ca²⁺-H₂O-CO₃^2-反應(yīng)系統(tǒng)，制備中可以通過控制反應(yīng)物濃度、反應(yīng)溫度、生成物的過飽和度以及加入適當(dāng)?shù)奶砑觿┑炔僮鞣椒�，得到粒徑小�?.1微米、比表面積大、具有較好溶解性的無定形碳酸鈣產(chǎn)品。

復(fù)分解法反應(yīng)裝置

1.2工業(yè)化成果

廣西華納研發(fā)的工業(yè)用復(fù)分解法制備納米碳酸鈣技術(shù)，在理論和實踐方面都取得突破，這是一種穩(wěn)定、粒徑可控的空心碳酸鈣顆粒的制備方法。

先分別配制等量等濃度的碳酸鈉溶液和氯化鈣溶液，向氯化鈣溶液添加氫氧化鎂和/或氫氧化鋇晶型控制劑，攪拌均勻�？刂茰囟葹�20‑40℃，攪拌轉(zhuǎn)速為600‑1000rmb/min，通過蠕動泵將碳酸鈉溶液添加至氯化鈣中，添加完畢后繼續(xù)攪拌5‑10min，得到懸濁液。反應(yīng)結(jié)束后往懸濁液加入乙醇或丙酮保存1‑3h，過濾，再經(jīng)過壓濾脫水，干燥，粉碎，分級，即可獲得空心碳酸鈣顆粒。

本方法生產(chǎn)的空心碳酸鈣產(chǎn)品的平均粒徑與穩(wěn)定性較高，比表面積可達(dá)10‑25m²/g，制備流程簡化，生產(chǎn)效率高，對原料要求不高，生產(chǎn)成本低，容易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。在該方法中，無機鹽金屬離子類晶型控制劑的選用和溫度的控制是兩個十分重要的環(huán)節(jié)，在此基礎(chǔ)上配合特定的攪拌時間和攪拌速率構(gòu)成工藝核心。

復(fù)分解法生產(chǎn)碳酸鈣流程

2復(fù)分解法制備納米碳酸鈣關(guān)鍵工藝

2.1晶形控制劑應(yīng)用研究

影響晶體形貌的因素主要有三個：溫度、界面性質(zhì)、過飽和度。加入晶形控制劑可以改變生成物相和反應(yīng)物相的表面能，相當(dāng)于降低了發(fā)生反應(yīng)的“門檻”。在制備碳酸鈣晶體時加入晶形控制劑，第一，會改變界面性質(zhì)。第二，晶形控制劑與體系中反應(yīng)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)從而打破化學(xué)平衡。這些情況下，化學(xué)反應(yīng)進(jìn)程的改變會最終影響碳酸鈣形貌。

2.2晶形控制劑的分類和特點

無機鹽金屬離子：無機鹽金屬離子在合成CaCO₃的過程中發(fā)揮重要作用，Mg²⁺、Zn²⁺、Ba²⁺等金屬離子的存在會導(dǎo)致CaCO₃的晶格畸變，從而影響其晶體的生長。金屬離子通過占據(jù)Ca²⁺在晶格中的特定位置，以使CaCO₃的晶格發(fā)生畸變，從而改變CaCO₃的晶體結(jié)構(gòu)乃至形貌。

酸類：無機或有機酸性溶液中存在某些陰離子，它們可與Ca²⁺發(fā)生微溶或不溶反應(yīng)，也可作為晶體成核的媒介。晶體材料對CaCO₃晶體具有較高的吸附能，可以吸附在CaCO₃晶體上，使CaCO₃顆粒呈鏈狀或針狀。

醇類：醇類的晶型控制劑的機理在于溶液的導(dǎo)電性以及離子間的相互吸引。醇類會抑制CaCO₃不同晶型間的轉(zhuǎn)化，使球霰石晶體能夠均一、長時間地存在于自然環(huán)境中。

氨基酸類：氨基酸依據(jù)羧基、氨基的數(shù)量，大致可分為電負(fù)性酸性、電中性、正電性的堿性氨基酸。電負(fù)性的氨基酸能定向引導(dǎo)球霰石向亞穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變，形貌體現(xiàn)為具有一定長徑比的橄欖球形。電正性的氨基酸誘導(dǎo)生成方解石型碳酸鈣。電中性氨基酸存在時，碳酸鈣產(chǎn)物以方解石和球霰石為主。

2.3反應(yīng)溫度控制

反應(yīng)溫度對所制備碳酸鈣顆粒的形貌有顯著影響，碳酸鈣顆粒的成核率的不同和不同溫度下乙醇的蒸發(fā)率有關(guān)。在成核階段，溫度升高會導(dǎo)致CaCO₃的溶解度增加，不利于形成大量的碳酸鈣晶核。而這些活性很高的碳酸鈣晶核在空間位阻作用下很容易向顆粒的端點處擴(kuò)散，使得碳酸鈣顆粒沿著一維方向生長。在生長階段，溫度升高利于碳酸鈣晶粒的生長，會使得到的顆粒尺寸逐漸變大。

結(jié)語

近兩年，隨著各行各業(yè)的迅速發(fā)展，國內(nèi)市場對高純度、專用型、功能化碳酸鈣的工業(yè)化生產(chǎn)提出了更高的要求。但是，目前國內(nèi)高品質(zhì)碳酸鈣依舊是產(chǎn)能不足，以賀州碳酸鈣產(chǎn)業(yè)園區(qū)為例，在近兩年雖然倡導(dǎo)輕、重鈣并舉，并完成了園區(qū)重組，實現(xiàn)了產(chǎn)值增加，但是產(chǎn)品附加值的增長依舊有所不足，多數(shù)企業(yè)技術(shù)革新的步伐沒有跟上。在2022年，甚至更久的時間里，技術(shù)革新依舊是不能放下的核心課題之一。行業(yè)進(jìn)步不易，企業(yè)發(fā)展更難，在適者生存的市場，唯有一條前行路。

參考來源：

蘇晴，等：影響納米碳酸鈣性能的制備方法研究進(jìn)展，上海第二工業(yè)大學(xué)

宋華庭，等：復(fù)分解法制備具有不同形貌的碳酸鈣，中國中材股份

廣西華納新材料科技有限公司. 一種穩(wěn)定、粒徑可控的空心碳酸鈣顆粒的制備方法:CN202011516392.9[P].