化學助劑具有提高生產效率、減少原材料消耗、改善產品和半成品質量、控制和緩和生產中可能發生的障礙、賦予產品某些特殊性能的有點,在化工產品的生產應用過程中發揮著非常重要的作用。在碳酸鈣產品的生產中,化學主句應用非常普遍,在提高鈣產品的生產效率、附加值、節能降耗等方面發揮著巨大的作用。適當的應用化學助劑,對企業經濟效益的提升幫助很大。
碳酸鈣產品生產中常用的助劑主要有以下四類:增白劑,用于提高產品白度;晶型控制劑,用于生產特定晶型的產品;分散劑,用于防止碳酸鈣粒子團聚影響下游產品的應用;改性劑,用于對碳酸鈣粒子進行表面改性,提高其在下游產品中的相容性。
增白劑
碳酸鈣產品的白度受到其中雜質的影響而降低,其中主要影響白度的是金屬離子。這些離子本身的顏色都是深色,從而降低了產品的白度。早些年日本專利采用在堿性截止中用二亞硫酸鈉或鋅、四氫硼烷環、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、二氧化硫脲或吊白粉等對碳酸鈣中的雜質離子進行還原漂白,但是硫脲存在潛在的致癌作用,已經不再使用。經其他物質漂白后的碳酸鈣產品由于沒有徹底去除雜質離子,還存在低價金屬離子,不僅增白不徹底,而且在應用后的下游產品中極易出現氧化反色現象,在一定程度上限制了碳酸鈣的應用。還有一些通過添加光亮劑來改變產品對特定波長光的吸收能力來提高產品的白度,但是也存在氧化反色的現象。
目前,最新的增白工藝是河北工業大學開發出的絡合增白工藝,通過獨立研發的絡合增白劑,將發色的高價金屬離子從碳酸鈣中除去,使其留在濾液中,從根本上提高了碳酸鈣產品的白度。
晶型控制劑
碳酸鈣屬多型晶體,據文獻報道,目前已經成功制備的有立方體型、紡錘體型、板狀、針狀、球形、玫瑰型等多種晶型。不用的晶型決定了碳酸鈣不同的附加值和應用領域,例如:生產油墨需要立方形或球形碳酸鈣,橡膠行業需要針狀或鏈狀碳酸鈣,陶瓷行業要求高純、微細球形碳酸鈣。高檔的納米球形碳酸鈣用于汽車底漆每噸售價可達3000-5000元。
晶型控制劑以自身電性、偶極矩等性質的不同來改變碳酸鈣結晶時分子的排列方式,實現對不同晶體形狀的控制,實際的生產過程中可以通過加入晶型控制劑來生產預期晶型的產品。
立方形的碳酸鈣具有穩定的幾何結構,在功能材料中補強作用明顯。國內外大量文獻報道使用Al2(SO4)3、ZnSO4、硫酸、雙氧水、碳酸氫鈉、氯化鈉、丙二醇等作為晶型控制劑可以生產納米立方形碳酸鈣。日本白石工業株式會社以硫酸鹽為晶型控制劑,與Ca(OH)2懸濁液混合均勻后加入碳化反應器,間歇碳化法制備了平均粒徑為45nm的立方形納米碳酸鈣。但是,經過大量的生產實踐表明,適當的控制生產工藝條件,不用加入任何晶型控制劑也可以生產出立方形碳酸鈣。
球形碳酸鈣主要應用與橡膠、造紙、油墨、塑料中,通常由鈣鹽與碳酸鹽在濃堿性溶液中經低溫反應制備。主要的晶型控制劑為鎂鹽、鉀鹽和多聚磷酸鈉。利用碳化法制備球形納米碳酸鈣的方法為:在低于40℃的溫度中,向Ca(OH)2懸浮液中加入雙氧水,再通入CO2進行碳化反映,可以制得球形碳酸鈣;對含乙胺醇的石灰乳液中用CO2碳化,可以制得粒子尺寸分布均勻的球形碳酸鈣。用硅酸鈉為晶型控制劑,通過石灰乳化工業可以制備顆粒尺寸40-50nm的球形碳酸鈣粉體。
作者:盛晨軍 何豫基 河北工業大學鈣鎂開發中心
?歡迎進入【粉體論壇】
更多精彩!歡迎掃描下方二維碼關注中國粉體技術網官方微信(bjyyxtech)
|