沉 淀 碳 酸 钙 ( P C C ) , 又 称 为 轻 质 碳 酸 钙 ,广泛应用于塑料、橡胶、涂料、造纸、油墨、胶粘剂、医药食品等领域,如PVC管、塑钢门窗、异型材、工程塑料、建筑涂料等,是一种非常重要的无机填料。石灰石是轻质碳酸钙的主要原料。用石灰石可以制备普通轻质碳酸钙,还可制备超细和纳米碳酸钙,此外,通过表面改性还可以制备超细活性碳酸钙。普通轻质碳酸钙的生产工艺过程是:将石灰石原料殿烧,得到氧化钙和窑气二氧化碳;消化氧化钙,并将生成的悬浮的氢氧化钙在高剪切力作用下粉碎,多级旋液分离.除去颗粒及杂质,得到一定浓度的精制氢氧化钙悬浮液。通人二氧化碳气体,加入适当的添加剂控制晶型,碳化至终点,得到要求晶型的碳酸钙浆液;对该浆液进行脱水、干燥和表面处理,得到所要求的轻质碳酸钙产品,图7-18为普通轻质碳酸钙的生产工艺流程。
图7-18轻质碳酸钙的生产工艺流程
其化学反应过程如下
影响轻质碳酸钙产品质量的主要因素是:石灰石的质量、燃烧工艺与设备、消化工艺与杂脱除率、碳化工艺、表面处理工艺及干燥脱水工艺等。轻质碳酸钙生产对原料质量的要求是:CaO >54% , MgO<1.0% . SiO2 <2.0% ,Al2O3 + Fe2O3<0. 5% , Mn <0.0045%。
超细碳酸钙和纳米碳酸钙的生产方法有间歇鼓泡破化法、连续喷雾式碳化法和超重力法。间歇鼓泡碳化法是将石灰乳降到一定温度后,泵入碳化塔,保持一定液位,由塔底通人窑气鼓泡进行碳化反应,通过控制反应温度、浓度、气液比、添加剂等工艺条件,间歇制备超细和纳米级碳酸钙。此法生产设备投资小、操作简单,但能耗较高、工艺条件较难控制、粒度分布较宽。连续喷雾碳化法使石灰乳为分散相,窑气为连续相,增加了气液接触界面。一般采用二段或三段连续碳化工艺,即石灰乳经第一碳化塔碳化得到反应混合液,然后喷入第二段碳化塔碳化制得最终产品,或再喷入第二段碳化塔进行三段碳化得到最终产品。由于碳化过程分段进行.因此可对晶体的成核和生长过程分段控制,从而更易控制晶体的粒径和晶型。控制适宜的喷雾液滴径、氢氧化钙浓度、碳化塔内的气液比、反应温度、各段的碳化率等条件及表面处理工艺等可制得不同晶型的超细和纳米碳酸钙。
超重力法是利用离心力场(旋转填充床反应器)进行碳化反应制备超细和纳米碳酸钙的方法。由于在旋转填充反应器中,液流所受剪切作用强,碳化反应速度快、而且均匀,因此,超重力法生产的碳酸钙原级粒度细且分布均匀。
活 性 碳 酸 钙
活性碳酸钙是表面经活化处理后的沉淀或轻质碳酸钙。活性碳酸钙常用的表面改性剂是硬脂酸(盐)、钛酸酯和铝酸酯偶联剂、多聚磷酸酯(ADDP)等。
用硬脂酸处理后的活性碳酸钙的商品名称为 白 艳 华 。 白 艳 华 是 轻 质 碳 酸 钙 用 硬 脂 酸(盐)进行表面改性后的产品,其主要性能见表7- 23,与未进行表面改性的碳酸钙相比,用硬脂酸或硬脂酸盐改性处理后的碳酸钙可以较好地改善复合材料的流变性能和物理性能,机械力学性能也有所提高。
7-23白艳华的质・指标
活性碳酸钙的处理一般采用湿法工艺或湿-干结合工艺,这是因为轻质碳酸钙本身采用湿法工艺生产。以用硬脂酸处理为例,一般工艺过程是先将硬脂酸皂化,然后加入碳酸钙浆料中,在60 ~ 90七左右的温度下,经过一定时间的反应后,进行过滤和干燥。对于在湿式制备过程中未进行表面活化改性的轻质碳酸钙也可以采用干法活化改性艺。采用干法表面改性工艺要注意改性剂和物料的分散,因此,改性设备的选择非常重要,目前工业上大多选用连续式的表面改性机。
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