轻质Ca/Si复合粉体的制备方法

摘要

本发明提供一种轻质Ca/Si复合粉体的制备方法，将硅酸钠、石灰乳以及晶型控制剂依次加至反应容器中在特定条件下进行反应，获得轻质Ca/Si复合粉体浆液，产物浆液经除杂净化、洗涤、脱碱、烘干处理，得到轻质Ca/Si复合粉体。本发明得到的轻质Ca/Si复合粉体具有比重小、比表面积大以及吸油值高的特性，是一种优良的精细化工材料，可作为造纸功能助剂、塑料功能填料、缓释剂载体以及颜料等，具有广泛的应用领域。

权利要求

1.轻质Ca/Si复合粉体的制备方法，其特征在于，步骤如下：将硅酸钠、石灰乳以及晶型控制剂混合，并在一定条件下进行反应，将反应所得的浆液过筛处理，脱水后经50℃以上的热水洗涤，然后采用5-10wt％稀硫酸或稀盐酸脱碱，并经烘干处理后得到Ca/Si复合粉体；

所述晶型控制剂为碱金属盐类，具体为硬脂酸钠、油酸钠、六偏磷酸钠中的一种，所述晶型控制剂的加入量为用于反应的硅酸钠和石灰乳干基总重的0.05-0.15％。

2.根据权利要求1所述轻质Ca/Si复合粉体的制备方法，其特征在于，所述硅酸钠的模数为1.5-2.5，浓度以SiO2计为15-40g/L，杂质含量＜0.2g/L。

3.根据权利要求1所述的轻质Ca/Si复合粉体的制备方法，其特征在于，所述石灰乳指标要求如下：浓度80-120g/L，石灰乳氧化钙含量≥90wt％，氧化镁含量≤1.0wt％，氧化硅含量≤1.0wt％，活性度≥450ml。

4.根据权利要求1所述的轻质Ca/Si复合粉体的制备方法，其特征在于，所述石灰乳与硅酸钠摩尔比以SiO2计为1.35-1.5∶1。

5.根据权利要求1所述的轻质Ca/Si复合粉体的制备方法，其特征在于，将硅酸钠、石灰乳以及晶型控制剂混合，反应条件控制如下：反应温度25-40℃，搅拌线速度0.5-1.5m/s，反应时间120-150min。

6.根据权利要求1所述的轻质Ca/Si复合粉体的制备方法，其特征在于，反应结束后产物浆液经过筛处理，筛网目数为40-80目。

说明书

轻质Ca/Si复合粉体的制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于非金属矿物加工及应用领域，具体涉及一种轻质Ca/Si复合粉体的制备方法。

背景技术

[0002] 随着技术和装备水平的不断发展和提高，各相关产业对非金属矿物粉体的需求量越来越大，尤其是造纸和塑料行业。同时为改善产品质量，下游客户迫切需要具有特定功能的矿物粉体，这也催生了各种新型矿物粉体生产技术及加工技术的出现。

[0003] 目前，迫于环保压力和人们环保意识的增强，天然矿物粉体的开采受到越来越多的限制。此外，对于造纸和塑料这两大矿物粉体消耗大户，轻量化是这两个行业未来的发展趋势。因此，采用化学合成的方法生产轻质的非金属矿物粉体不仅可解决未来天然矿物粉体枯竭的问题，同时也满足了市场对轻质功能性矿物粉体的需求。研究表明，本发明得到的轻质Ca/Si复合粉体具有比重小、比表面积大以及吸油值高的特性，可作为造纸功能助剂、塑料功能填料、缓释剂载体以及颜料等，可明显改善纸张及塑料制品的性能，降低生产成本，具有广阔的应用前景。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种轻质Ca/Si复合粉体的制备方法，为下游用户提供一种功能性的矿物粉体。

[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

[0006] 轻质Ca/Si复合粉体的制备方法如下：将硅酸钠、石灰乳以及晶型控制剂混合，并在一定条件下进行反应，将反应所得的浆液过筛处理，脱水后经50℃以上的热水洗涤，然后采用5-10wt％稀硫酸或稀盐酸脱碱，并经烘干处理后得到Ca/Si复合粉体。

[0007] 本发明在Ca/Si复合粉体合成过程中，按照工艺技术要求向反应罐中加入满足使用要求的石灰乳、硅酸钠和晶型控制剂，搅拌均匀并进行反应，晶型控制剂能够有效控制所生成的Ca/Si复合粉体粒子的形貌，使反应生成多孔结构的粒子。

[0008] 石灰乳、硅酸钠和晶型控制剂的要求如下：所述硅酸钠的模数为1.5-2.5，浓度15-40g/L(以SiO2计)，杂质含量＜0.2g/L；所述石灰乳的浓度80-120g/L，氧化钙含量≥
90wt％，氧化镁含量≤1.0wt％，氧化硅含量≤1.0wt％，活性度≥450ml；晶型控制剂为碱金属盐类，优选的，晶型控制剂为硬脂酸钠、油酸钠、六偏磷酸钠中的一种。

[0009] 所述石灰乳(CaO计)与硅酸钠(SiO2计)摩尔比为1.35-1.5∶1，晶型控制剂的加入量为用于反应的硅酸钠和石灰乳干基总重的0.05-0.15％。采用上述反应条件有利于反应高效快速地进行，同时可达到满足指标要求的产品。

[0010] 根据本发明提供的方法，将硅酸钠、石灰乳以及晶型控制剂混合，反应条件控制如下：反应温度25-40℃，搅拌线速度0.5-1.5m/s，反应时间120-150min。

[0011] 根据本发明提供的方法，反应结束后产物浆液经过筛处理，筛网目数为40-80目，过筛后的浆液经洗涤、脱碱、烘干处理，得到轻质Ca/Si复合粉体。烘干后的轻质Ca/Si复合粉体可进行改性、研磨分级等二次加工处理，进而得到不同规格和用途的产品。

[0012] 本发明具有以下有益效果：

[0013] 1、本发明提供的制备方法能够获得性能优良的轻质Ca/Si复合粉体，产品指标如下：平均粒径为15-30μm，最大粒径≤50μm，200目筛余物＜1.0，比表面积为100-200m2/g，吸油值300-380g/100g，真密度为1.5-1.6g/cm3，堆积密度为0.30-0.35g/cm3，比重小、比表面积大以及吸油值高，解决了造纸及塑料客户对轻质功能性矿物粉体的需求。轻质Ca/Si复合粉体用于造纸可显著提高纸张松厚度、平滑度，提高纸张灰分，降低植物纤维用量，进而降低生产成本。Ca/Si复合粉体用于塑料加填，具有显著的增强效果，同时可大量吸附塑料加工过程中高分子材料释放出的有害气体，改善生产环境。Ca/Si复合粉体也可作为缓释剂载体使用，其高孔隙率特性会大大延长有益组分的缓释周期。

[0014] 2、本发明提供的制备方法操作简单、灵活，可操作性较强，易于产业化推广。

具体实施方式

[0015] 以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。

[0016] 实施例1

[0017] 向反应罐中加入浓度为35g/L、模数为2.0的硅酸钠溶液，浓度为100g/L的石灰乳和市售的六偏磷酸钠，混合均匀进行反应，获得轻质Ca/Si复合粉体浆液。反应条件为：石灰乳和硅酸钠的摩尔比为1.5∶1，反应温度控制在35℃左右，反应时间130min，搅拌线速度可为1.0m/s。晶型控制剂六偏磷酸钠用量为用于反应的硅酸钠和石灰乳干基总重的0.15％。反应完成后，将获得的产物浆液经60目筛过筛处理，然后将过筛后的浆液充分洗涤，用
5wt％稀硫酸脱碱，干燥获得轻质Ca/Si复合粉体。

[0018] 对本实施例获得的轻质Ca/Si复合粉体进行指标测试，结果见表1。

[0019] 表1 Ca/Si复合粉体各项指标

[0020]

[0021]

[0022] 实施例2

[0023] 向反应罐中加入浓度为40g/L、模数为1.5的硅酸钠溶液，浓度为80g/L的石灰乳和市售的六偏磷酸钠，混合均匀进行反应，获得轻质Ca/Si复合粉体浆液。反应条件为：石灰乳和硅酸钠的摩尔比为1.38∶1，反应温度控制在40℃左右，反应时间120min，搅拌线速度可为1.0m/s。晶型控制剂六偏磷酸钠用量为用于反应的硅酸钠和石灰乳干基总重的0.05％。反应完成后，将获得的产物浆液经80目筛过筛处理，然后将过筛后的浆液充分洗涤，用10wt％稀硫酸脱碱，干燥获得轻质Ca/Si复合粉体。

[0024] 对本实施例获得的轻质Ca/Si复合粉体进行指标测试，结果见表2。

[0025] 表2 Ca/Si复合粉体各项指标

[0026]

[0027] 实施例3

[0028] 向反应罐中加入浓度为25g/L、模数为2.5的硅酸钠溶液，浓度为100g/L的石灰乳和市售的硬脂酸钠，混合均匀进行反应，获得轻质Ca/Si复合粉体浆液。反应条件为：石灰乳和硅酸钠的摩尔比为1.35∶1，反应温度控制在25℃左右，反应时间130min，搅拌线速度可为0.5m/s。晶型控制剂六偏磷酸钠用量为用于反应的硅酸钠和石灰乳干基总重的0.1％。反应完成后，将获得的产物浆液经40目筛过筛处理，然后将过筛后的浆液充分洗涤，用10wt％稀盐酸脱碱，干燥获得轻质Ca/Si复合粉体。

[0029] 对本实施例获得的轻质Ca/Si复合粉体进行指标测试，结果见表3。

[0030] 表3 Ca/Si复合粉体各项指标

[0031]

[0032] 实施例4

[0033] 向反应罐中加入浓度为15g/L、模数为2.0的硅酸钠溶液，浓度为120g/L的石灰乳和市售的油酸钠，混合均匀进行反应，获得轻质Ca/Si复合粉体浆液。反应条件为：石灰乳和硅酸钠的摩尔比为1.5∶1，反应温度控制在35℃左右，反应时间150min，搅拌线速度可为1.5m/s。晶型控制剂六偏磷酸钠用量为用于反应的硅酸钠和石灰乳干基总重的0.06％。反应完成后，将获得的产物浆液经60目筛过筛处理，然后将过筛后的浆液充分洗涤，用5wt％稀盐酸脱碱，干燥获得轻质Ca/Si复合粉体。

[0034] 对本实施例获得的轻质Ca/Si复合粉体进行指标测试，结果见表4。

[0035] 表4 Ca/Si复合粉体各项指标

[0036]

[0037] 通过上述实施例可以看出，采用本发明所提供的方法，通过调整合成工艺，可获得