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白云石制备似立方体状方解石型碳酸钙研究

2022-07-06 15:571920粉体技术网
       白云石的化学式为CaMg(CO3)2,其资源储量丰富,是重要的钙镁原料。白云石的主要应用领域包括建材、化学、农业、环保等。然而现阶段白云石的利用程度仍较低,典型利用方式,如机械破碎为石粉、煅烧后做土壤改良剂或气体吸附剂会造成钙镁资源的流失。为提高白云石资源利用价值,需对白云石进行精深加工,生产高端镁钙材料,例如碳酸钙晶须和似立方体状碳酸钙等。

碳酸钙有三种晶型,分别为方解石型、文石型、球霰石型。其中方解石型在热力学上最稳定,而球霰石与文石型均不稳定,易发生晶型转化。而在方解石型碳酸钙家族中,似立方体状碳酸钙很受市场欢迎。用其作为无机填充材料具有分散性好、粒度均匀等优异特性,所以被广泛地用于橡胶、造纸、医药等领域。目前似立方体状碳酸钙的合成方法主要有碳酸化法、间隙鼓泡法、消化法等。

邓晓阳等以轻烧白云石粉、氯化铵和二氧化碳为原料,在未使用晶型控制剂的情况下,通过蒸氨-沉钙过程制备出了似立方体状碳酸钙。研究了反应温度、溶液中钙离子浓度、通气速率、搅拌速度以及陈化时间对碳酸钙中方解石相含量以及晶体形貌的影响,并探索了沉钙反应的晶型控制机理。结果表明:

(1)最佳反应条件为:反应温度40℃,Ca2+浓度0.05mol/L,通碳速率100mL/min,搅拌速度400r/min,陈化时间2h。在此条件下,制备出形貌规整、平均粒径为5~10μm,分布均匀的似立方体碳酸钙晶体。

(2)溶液不饱和度对于碳酸钙的晶型变化有较大影响。随着气液相传质速率的上升,溶液的不饱和度会相应增大,而高不饱和度利于球霰石晶型的生成。较低不饱和度下球霰石并不稳定,利于文石晶型与方解石晶型的生成。

相比其他传统方法,此项研究在不使用晶型控制剂的情况下,制备出了相比于其他方法形貌更规整且分散性好的方解石晶型碳酸钙。另外,该工艺是循环工艺,工艺中的废液仍可循环参与反应。因此,此流程在工业上有较广阔的应用前景。

 

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