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碳酸钙形态控制研究

作　者: 靳静
导　师: 胡永琪
学　校: 河北科技大学
专　业: 化学工艺
关键词: 碳酸钙形貌控制制备晶形控制剂
分类号: TQ132.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

含钙矿石在自然界中广泛存在,其中大部分可通过简单工艺制备成工业级碳酸钙。自上世纪碳酸钙就已经成为一种重要的无机化工产品。早在1850年,欧洲人就发明了工业化生产碳酸钙的方法,历经了160年的发展,目前,碳酸钙工业已经发展成为年市场总值数十亿美元的庞大产业。通常,碳酸钙作为填充剂和补强剂使用,在橡胶、塑料、油墨、食品、造纸、涂料、医药等与人类生活息息相关的各种行业都有十分广泛的应用。近些年,橡胶、造纸、塑料等行业快速发展以及对高品质产品的极度需求使得碳酸钙需求量逐年上升,主要是各种特殊晶形的碳酸钙的需求量增加。欧美等众多国家已经将碳酸钙的形貌控制研究列为开发的热点技术之一。本研究采用间歇反应器,通过改变工艺条件、添加晶形控制剂等方法成功制备了多种晶形碳酸钙。小试实验中反应温度15℃～20℃,石灰乳钙含量为130g/L,CO2流量约为5.55L/h,搅拌速度约为200rpm的条件下,通过改变晶形控制剂A的用量制得粒径50nm立方形碳酸钙、粒径50nm-100nm的球链状碳酸钙、粒径100nm-300nm的球链状碳酸钙和粒径30nm-50nm的球状碳酸钙;反应温度30℃,其他条件不改变,晶形控制剂A和B的添加量控制在0.05%,均可以得到分散性较好、分布较均匀的纺锤形碳酸钙,其粒径在0.5μm~1μm之间;反应温度70℃,其他条件不改变,选用晶形控制剂为A(添加量<0.05%),制得立方形碳酸钙,其粒径在0.2μm~0.8μm之间,分布较均匀。在小试实验基础上,进行中试放大研究,将搅拌反应器改为鼓泡反应塔,初温41℃,晶形控制剂A添加量小于0.05%、0.2%和2.0%,可以制得纺锤形、球形和针状碳酸钙。本研究发现晶形控制剂及反应温度对碳酸钙的形貌控制有显著影响。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第1章绪论  8-19
  1.1 碳酸钙的性质和用途  8-12
    1.1.1 碳酸钙的性质  8-9
    1.1.2 碳酸钙的用途  9-12
  1.2 碳酸钙的生产方法  12-15
  1.3 国内外碳酸钙的生产和研究现状  15-17
    1.3.1 国内碳酸钙的生产与研究现状  15-16
    1.3.2 国外碳酸钙的生产与研究现状  16-17
  1.4 课题的提出及意义  17
  1.5 本论文研究内容  17-19
第2章碳酸钙生产过程分析  19-23
  2.1 石灰石的锻烧  19-20
  2.2 石灰的消化  20
  2.3 石灰乳的碳化  20-21
  2.4 溶液系统中的晶体生长理论  21-23
第3章碳酸钙形态控制小试实验研究  23-39
  3.1 实验原料与设备  23
    3.1.1 实验原料  23
    3.1.2 实验主要药品  23
    3.1.3 实验主要设备  23
  3.2 实验装置及操作流程  23-24
  3.3 实验结果与讨论  24-38
    3.3.1 晶形控制剂对碳酸钙形貌的影响  24-26
    3.3.2 温度对碳酸钙形貌的影响  26-28
    3.3.3 石灰乳浓度对碳酸钙形貌的影响  28-31
    3.3.4 30℃条件下，晶形控制剂添加量对碳酸钙形貌的影响  31-35
    3.3.5 高温条件下，晶形控制剂对碳酸钙形貌的影响  35-38
  3.4 小结  38-39
第4章碳酸钙形态控制中试实验研究  39-45
  4.1 实验装置  39-40
  4.2 实验结果与讨论  40-45
    4.2.1 晶形控制剂A 的添加量对碳酸钙形貌的影响  40-41
    4.2.2 晶形控制剂B 的添加量对碳酸钙形貌的影响  41-42
    4.2.3 反应初始温度对碳酸钙形貌的影响  42-45
结论  45-46
附录  46-50
参考文献  50-54
攻读硕士学位期间所发表的论文  54-55
致谢  55

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