喷雾碳化法制备超细碳酸钙

2015-01-12高尚灿谢丹华翁慧超尹应武

楚雄师范学院学报 2015年3期

陈峰，高尚灿，谢丹华，翁慧超，尹应武

(宁德师范学院化学系，福建宁德 352100)

碳酸钙是一种重要的无机化工原料，具有无毒、无刺激性、价格便宜、白度高、色泽好等优点，被广泛应用于塑料、造纸、涂料、橡胶、油墨、牙膏、食品等行业［1－3］。气升式环流反应器是制备超细碳酸钙的高效节能设备，但实际生产过程中难以实现连续操作，而喷雾塔反应器能达到该要求，因此对喷雾碳化法制备超细碳酸钙工艺进行对比研究，以评估喷雾碳化法是否可以作为有潜力的先进装备应用于甘氨酸合成超微细碳酸钙中［4，5］。与鼓泡碳化法和气升式环流反应器相比，喷雾碳化法具有反应过程中气液接触面积大，气体不需要加压，投资少、生产效率高等优点［6，7］。

1.材料、试剂与仪器

1.1 实验材料和试剂:电石渣，由柳州化工集团有限公司提供;甘氨酸，分析纯，国药集团化学试剂有限公司提供。

1.2 主要仪器:喷雾塔反应器，厦门大学化工厂制备;SSA－3600比表面分析仪，Builder公司;LEO 1530场发射扫描电子显微镜，德国LEO公司;X＇pert PRO X射线衍射仪，荷兰帕纳科公司。

2.超细碳酸钙的制备

石灰或电石渣与甘氨酸溶液反应、过滤除杂得到甘氨酸钙溶液，甘氨酸钙溶液通过喷雾塔喷头向下喷淋，CO2通过底部进入塔中，雾滴和塔内CO2气体气液接触反应得到超细碳酸钙。

根据超细碳酸钙国家标准 (GB/T 19590－2004)对喷雾塔制备的碳酸钙的基本性能进行检测，超细碳酸钙形貌通过LEO 1530场发射扫描电子显微镜进行观察，晶型通过X射线衍射仪进行观察。测定条件如下:

用SSA－3600比表面分析仪对碳酸钙的比表面积进行测量。

用X＇pert PRO X射线衍射仪 (XRD)对超细碳酸钙的晶型进行分析。仪器设置条件如下:Cu Ka靶，扫描范围2θ为10°－90°。

用LEO 1530场发射扫描电子显微镜对碳酸钙表观形貌进行观察。具体制样方法如下:取适量碳酸钙产品，喷金后，置于扫描电镜样品台上进行观。

3.结果与讨论

3.1 基本性能分析

喷雾塔制备的碳酸钙的基本性能如表1所示。从表中可以看出，制备得到的超细碳酸钙符合NCC－100的要求。与气升式反应器制备的碳酸钙相比，喷雾碳化法得到的碳酸钙白度稍有下降，但仍满足应用要求;但是喷雾碳化法使得碳酸钙的比表面积增加，这是因为在喷雾塔内，通过液体分布器的作用，能够将甘氨酸钙液体再分布形成很小雾滴，在反应器内与气体接触进行反应，使得形成的碳酸钙颗粒不易团聚，比表面积增大。

表1 喷雾塔制备碳酸钙性能检测

3.2 XRD分析

图1 气升式反应器制备碳酸钙XRD图

图2 喷雾塔制备碳酸钙XRD图

气升式反应器和喷雾塔反应器制备得到的碳酸钙的XRD图分别见图1和图2。对图1、2进行分析比较，可以看出两种反应器中得到的碳酸钙的晶型基本一致，对应的衍射角2θ位于25.0°，27.10°，32.80°，43.85°，50.06°，55.85°，出现球霰石晶型的衍射峰，对应的衍射角2θ角位于29.55°，47.21°，出现方解石晶型的衍射峰。从衍射峰的强度上看得到的碳酸钙以球霰晶石型为主。由此可见，喷雾塔反应并没有影响碳酸钙的晶型，对碳酸钙晶型起作用的仍是反应的物料体系。