本發(fā)明屬于碳酸鈣填料生產(chǎn)，具體涉及一種耐酸型碳酸鈣及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、碳酸鈣是一種重要的無機(jī)化工原料，憑借其來源廣、成本低、填充量大、環(huán)境友好等特性，廣泛應(yīng)用于塑料、橡膠、涂料、造紙、醫(yī)藥、食品等多個行業(yè)領(lǐng)域。碳酸鈣能夠溶解于稀醋酸、稀鹽酸、稀硝酸等，因此無法適用于一些酸性環(huán)境中如建筑油漆涂料、酸性包裝材料、造紙等，從而限制了其應(yīng)用范圍。

2、決定碳酸鈣性質(zhì)的因素包括結(jié)構(gòu)、形貌、粒度等，針對耐酸性，目前領(lǐng)域內(nèi)一般采用二氧化硅對其進(jìn)行包覆，通過在碳酸鈣表面形成致密的二氧化硅保護(hù)層，起到在酸性物質(zhì)中保護(hù)碳酸鈣的作用，從而能夠提高碳酸鈣對酸性環(huán)境的抗性。然而，現(xiàn)有的一些生產(chǎn)工藝中，二氧化硅均勻吸附至碳酸鈣表層的條件要求較為苛刻，其所涉及的原料成本高或工藝較為復(fù)雜，不均勻的包覆層又會導(dǎo)致界面缺陷嚴(yán)重（厚度波動大導(dǎo)致局部腐蝕通道）；與此同時，針對二氧化硅包覆碳酸鈣的研究主要集中在包覆效果與產(chǎn)品耐酸性能上，往往忽略了材料力學(xué)性能的提升，致使所制產(chǎn)品無法應(yīng)用于兼具耐酸性與強(qiáng)度等多方面性能需求的部分場景。

3、有鑒于此，為擴(kuò)大碳酸鈣的應(yīng)用范圍，研究制備一種具有優(yōu)異耐酸性與力學(xué)性能的碳酸鈣具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對背景技術(shù)所提內(nèi)容，本發(fā)明的目的在于提供一種耐酸型碳酸鈣及其制備方法。本發(fā)明以電石渣作為鈣源，同時采用聚丙烯酸鈉、六偏磷酸鈉、表面活性劑、氧氯化鋯與硅酸鈉依次處理構(gòu)建復(fù)合包覆層，顯著提高了碳酸鈣產(chǎn)品的耐酸性及力學(xué)性能，克服了傳統(tǒng)二氧化硅包覆碳酸鈣的不足，擴(kuò)大了碳酸鈣的應(yīng)用范圍。

2、為達(dá)成上述目的，本發(fā)明具體采用如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供一種耐酸型碳酸鈣的制備方法，包括如下步驟：

4、步驟一：取電石渣經(jīng)過除雜預(yù)處理，得到氫氧化鈣漿液備用；

5、步驟二：向所得氫氧化鈣漿液中加入聚丙烯酸鈉、六偏磷酸鈉，恒溫攪拌，得到分散液；

6、步驟三：向所得分散液中通入二氧化碳進(jìn)行碳化，然后繼續(xù)加入表面活性劑，超聲、攪拌得到活化漿液；

7、步驟四：向所得活化漿液中依次加入氧氯化鋯與硅酸鈉，最后經(jīng)噴霧干燥、煅燒得到耐酸型碳酸鈣。

8、進(jìn)一步地，步驟一所述電石渣其氫氧化鈣含量不低于85%，將電石渣與水混合攪拌均勻后過篩除雜即可得到氫氧化鈣漿液；對于雜質(zhì)較多的電石渣，可選擇性增加酸洗、磁選或浮選等處理。本發(fā)明以電石渣為鈣源，有效利用了工業(yè)廢料，同時不需經(jīng)過煅燒處理，顯著降低了原料成本和工藝能耗。

9、進(jìn)一步地，步驟二中聚丙烯酸鈉、六偏磷酸鈉的添加量分別為電石渣質(zhì)量的0.6%-1%、0.1%-0.4%。本發(fā)明采用聚丙烯酸鈉與六偏磷酸鈉對生成的氫氧化鈣漿液進(jìn)行預(yù)處理：利用聚丙烯酸鈉的羧酸根預(yù)先吸附在氫氧化鈣表面，通過空間位阻效應(yīng)防止顆粒團(tuán)聚，利用六偏磷酸鈉的磷酸根預(yù)先吸附在氫氧化鈣表面增強(qiáng)靜電排斥，二者適當(dāng)比例能夠互補(bǔ)提高分散效果，可實現(xiàn)后續(xù)體系的快速、穩(wěn)定分散，降低了體系黏度、避免后續(xù)包覆不均勻，提高碳酸鈣致密性的同時為復(fù)合包覆層的構(gòu)建、耐酸性的提升奠定基礎(chǔ)。

10、進(jìn)一步地，步驟二加入聚丙烯酸鈉、六偏磷酸鈉后還需微調(diào)ph至10，恒溫攪拌的溫度為50-60℃、時間為1.5-3?h。

11、進(jìn)一步地，步驟三中通入二氧化碳進(jìn)行碳化的條件為：二氧化碳通入流量為0.4-0.6?l/min，碳化反應(yīng)溫度為20-28℃，攪拌速率為250-400?rpm；碳化反應(yīng)進(jìn)行至電導(dǎo)率降低至保持恒定時停止通入二氧化碳。

12、進(jìn)一步地，步驟三所述表面活性劑為烷基二甲基羥丙基磷酸脂甜菜堿，其添加量為電石渣質(zhì)量的1%-1.8%。本發(fā)明于碳化生成碳酸鈣后加入烷基二甲基羥丙基磷酸脂甜菜堿，其能夠充分分布在碳酸鈣表面，同時通過表面活化與界面增強(qiáng)作用作為鏈接碳酸鈣與后續(xù)復(fù)合包覆層的橋梁，大幅度提高包覆層附著力，有助于形成均勻的包覆層以及提高碳酸鈣產(chǎn)品的長效穩(wěn)定性。

13、進(jìn)一步地，步驟三所述超聲的頻率為30-40?khz、功率為120-200?w、時間為10-20min。

14、進(jìn)一步地，步驟四中氧氯化鋯與硅酸鈉的總添加量為電石渣質(zhì)量的1.5%-3.5%；硅酸鈉添加前還需調(diào)節(jié)ph至8-8.5。

15、進(jìn)一步地，氧氯化鋯與硅酸鈉的質(zhì)量之比為(0.5-1):(1.5-3)。

16、進(jìn)一步地，步驟四所述噴霧干燥的入口溫度為200℃、出口溫度80℃，煅燒的溫度為750-800℃。在上述基礎(chǔ)上，本發(fā)明還采用氧氯化鋯與硅酸鈉對碳酸鈣依次包覆處理，通過調(diào)節(jié)處理順序、ph使得包覆前驅(qū)體充分吸附在碳酸鈣表面，最后經(jīng)過噴霧干燥、煅燒形成二氧化鋯與二氧化硅的均勻復(fù)合包覆層，二者配合顯著提高了包覆層的致密性、均勻及穩(wěn)定性，降低酸液滲透率的同時結(jié)合強(qiáng)度顯著提高，大幅度提升了碳酸鈣產(chǎn)品的力學(xué)性能。

17、本發(fā)明還提供了上述制備方法得到的耐酸型碳酸鈣。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

19、1、本發(fā)明制備的碳酸鈣表面被二氧化鋯與二氧化硅的復(fù)合包覆層充分覆蓋，包覆層致密、均勻、穩(wěn)定性好，所制產(chǎn)品兼顧優(yōu)異的耐酸性與力學(xué)性能，能夠適用于更多的酸性環(huán)境，有效擴(kuò)大了碳酸鈣的應(yīng)用范圍。

20、2、相較于傳統(tǒng)二氧化硅、二氧化鈦包覆碳酸鈣產(chǎn)品及生產(chǎn)工藝，本發(fā)明原料成本和工藝能耗顯著降低，整體制備工藝簡單，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種耐酸型碳酸鈣的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐酸型碳酸鈣的制備方法，其特征在于，步驟二中聚丙烯酸鈉、六偏磷酸鈉的添加量分別為電石渣質(zhì)量的0.6%-1%、0.1%-0.4%。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐酸型碳酸鈣的制備方法，其特征在于，步驟二加入聚丙烯酸鈉、六偏磷酸鈉后還需微調(diào)ph至10，恒溫攪拌的溫度為50-60℃、時間為1.5-3?h。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐酸型碳酸鈣的制備方法，其特征在于，步驟三中通入二氧化碳進(jìn)行碳化的條件為：二氧化碳通入流量為0.4-0.6?l/min，碳化反應(yīng)溫度為20-28℃，攪拌速率為250-400?rpm；碳化反應(yīng)進(jìn)行至電導(dǎo)率降低至保持恒定時停止通入二氧化碳。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐酸型碳酸鈣的制備方法，其特征在于，步驟三所述表面活性劑為烷基二甲基羥丙基磷酸脂甜菜堿，其添加量為電石渣質(zhì)量的1%-1.8%。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐酸型碳酸鈣的制備方法，其特征在于，步驟三所述超聲的頻率為30-40?khz、功率為120-200?w、時間為10-20?min。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐酸型碳酸鈣的制備方法，其特征在于，步驟四中氧氯化鋯與硅酸鈉的總添加量為電石渣質(zhì)量的1.5%-3.5%。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的耐酸型碳酸鈣的制備方法，其特征在于，氧氯化鋯與硅酸鈉的質(zhì)量之比為(0.5-1):(1.5-3)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐酸型碳酸鈣的制備方法，其特征在于，步驟四所述噴霧干燥的入口溫度為200℃、出口溫度80℃，煅燒的溫度為750-800℃。

10.如權(quán)利要求1-9任一項所述制備方法得到的耐酸型碳酸鈣。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種耐酸型碳酸鈣及其制備方法，屬于碳酸鈣填料生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明以工業(yè)廢料電石渣作為鈣源，通過除雜得到氫氧化鈣漿液；隨后加入聚丙烯酸鈉、六偏磷酸鈉攪拌分散，再通入二氧化碳進(jìn)行碳化，碳化后加入表面活性劑超聲活化，最后依次加入氧氯化鋯與硅酸鈉制備得到耐酸型碳酸鈣。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)二氧化硅、二氧化鈦包覆碳酸鈣產(chǎn)品的不足，制備的碳酸鈣產(chǎn)品包覆層致密、均勻、穩(wěn)定性好，同時兼顧優(yōu)異的耐酸性與力學(xué)性能，能夠適用于更多的酸性環(huán)境，有效擴(kuò)大了碳酸鈣的應(yīng)用范圍。

技術(shù)研發(fā)人員：張華,張智偉,吳春花,張志宏,劉香香,劉強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江西勢通鈣業(yè)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15