一种六方薄片状氢氧化钙的制备方法

技术领域

本发明氢氧化钙制备技术领域，具体是一种六方薄片状氢氧化钙的制备方法。

背景技术

氢氧化钙是非常重要的化工原料，由于自身的碱性、抗菌作用、吸收二氧化碳及在聚合物中的补强作用等特性可广泛用于建筑、食品、医药、塑料、造纸、石油添加剂等行业，是当前常用的碳吸附剂与烟气处理材料。工业上常以生石灰为原料，通过干法与湿法工艺获得不同性能的氢氧化钙产物。根据氢氧化钙接触空气中二氧化碳会发生碳化反应生成碳酸钙的特性，被广泛用于对历史文化建筑及壁画等的修复；由于氢氧化钙的碱性与低成本，被大量用作垃圾焚烧和工厂烟气的脱硫脱硝处理；由于自身的抗菌作用，也是当前牙齿根管治疗的重要填充剂，针对不同的使用领域通常设计制备“专业”氢氧化钙产品。

氢氧化钙制备方法分为干法与湿法两大类。干法消化工艺主要是将某种粒度大小的生石灰投放到消化器中与少量的水，相互作用而进行消化反应，因为加水量少，直接制得含水较少的氢氧化钙粉末，反应放热，随着反应的进行温度逐渐升高，将加速反应的进行，易于完全反应从而释放更多的热，物料也随之出现明显的外观改变。消化反应过程中释放出的热量将部分水转变成水蒸气，产生的膨胀压力填充于粒子间隙。孔隙体积增大，组织结构发生变化，氢氧化钙形成质地疏松的粉末，体积增大为原体积的1～2倍，产物和原料流动性较好。湿法制备氢氧化钙严格上包括复分解法制氢氧化钙和以CaO与足量水消化制备，工业上的氢氧化钙就是典型的湿法制备氢氧化钙，通常是以生石灰(CaO)为原料，与水发生消化反应制得，其成本低、原料易得，适合大批量制备使用。通常烟气处理、建筑修复、造纸填料等所用氢氧化钙均是以石灰石为原料，经过煅烧、粉碎、除杂后得到生石灰(CaO)，再与水发生消化反应制得。

邓长征等人在《氢氧化钙在新材料领域中得应用》中指出，氢氧化钙主要应用为：在烟气处理材料、在阻燃有机高分子中、在可降解高分子材料中等多种材料，可见氢氧化钙可应用于不同领域材料中。

中国专利CN113526536A公开了一种高比表面积氢氧化钙的合成方法，属于氢氧化钙合成技术领域，采用氯化钙溶液滴加入十六烷基三甲基溴化铵和液碱混合液中，产生氢氧化钙分子，体系中氢氧化钙浓度超过饱和度后产生析晶现象，在合成过程中加入十六烷基三甲基溴化铵对产品进行原位改性起到预防颗粒团聚的作用，同时减缓布朗运动使团聚体得到有效控制，在氢氧化钙的后处理过程中，加入自制的石墨烯改性羧甲基-β-环糊精，石墨烯改性羧甲基-β-环糊精交联后形成网状结构，氢氧化钙分子被分散在网络结构中，能有效阻止分子间的团聚，在应用的脱酸气体反应中，使得氢氧化钙与酸性气体的结合位点分散性好，反应更高效。

中国专利CN 110078389 A公开了一种高反应性和高比表面积氢氧化钙粉体的制备方法，包含以下步骤：(1)粉碎：将煅烧好的生石灰进行粉碎；(2)消化：将粉碎好的生石灰进行消化；先将化学添加剂加入到消化用水中，再以水料比为0.55～0.70的比例，使用预混机混合生石灰和消化用水，进入消化器；消化器搅拌转速700转/分-800转/分，消化器出口温度90℃，消化9-12min；(3)烘干与粉碎：将消化好的氢氧化钙在80-110℃温度下进行烘干后，粉碎；(4)分级：将烘干和粉碎好的氢氧化钙在分级机中，以转速1000转/分-1200转/分进行分级，获得高反应性和高比表面积氢氧化钙粉体。该方法通过控制合适的水料比、消化温度、消化时间等消化工艺参数，获得高反应性和高比表面积的氢氧化钙。

从上述已知的专利与文献得知，对氢氧化钙的研究大多数偏于应用方面，如高比表氢氧化钙、高活性氢氧化钙等，而关于氢氧化钙本身结构形貌研究较少，本发明目的是提供一种薄片状氢氧化钙的制备方法，目的是扩展氢氧化钙的研究范围，开发其新的应用场景。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明提供一种六方薄片状氢氧化钙的制备方法，能够制备获得六方薄片状氢氧化钙，为氢氧化钙的研究提供一种新的方法与思路，扩展氢氧化钙的应用方向。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案如下：

一种六方薄片状氢氧化钙的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将矿石煅烧得到CaO，粉碎除杂，过筛，得CaO粉料，备用；

步骤二：将低温消化水放入反应器中，并向消化水中加入磷酸二氢钠添加剂，开启搅拌，将步骤一的CaO粉料缓慢倒入反应器进行消化反应；

步骤三：烘干粉碎、过筛，得到六方薄片状氢氧化钙。

优选地，步骤一中，煅烧温度为1150℃～1300℃，时间为280～360分钟。

优选地，步骤一中，用100～300目筛网进行过筛。

优选地，步骤二中，灰水比为1:6～8。

优选地，步骤二中，消化水初始温度5～10℃。

优选地，步骤二中，磷酸二氢钠添加量为CaO质量的0.5～1％。

优选地，步骤二中，搅拌速度为100～200rpm。

优选地，步骤二中，反应时间为3～5小时。

优选地，步骤三中，所述烘干为烘箱鼓风干燥；烘干温度为90～110℃，烘干时间为8～12h。

优选地，步骤三中，用100～300目筛网进行过筛。

本发明在消化水中加入磷酸二氢钙作为抑制剂具有以下作用机理：

(1)当加入石灰进行消化反应，溶液中的磷酸根会抑制氢氧化钙晶体沿着特定方向生长，而且溶液中生成的Ca

(2)随着反应继续，当溶液pH上升至8以上时，Ca

(3)磷酸根使Ca

(4)较低的消化起始温度，加反应缓慢，反应温度保持在20℃以下，使得晶体生长缓慢，反应越慢，其六薄片状厚度越薄。

与现有技术相比，本发明的优点及有益效果为：

本方法制备的氢氧化钙，形貌区别与普通氢氧化钙化工，属于特殊形貌六方薄片状氢氧化钙，且方法简单，片状厚度小，可工业化生产，也为氢氧化钙的研究提供一种新的方法与思路，扩展氢氧化钙的应用方向。

附图说明

图1为实施例1制备的六方薄片状氢氧化钙SEM照片；

图2为实施例2制备的六方薄片状氢氧化钙SEM照片；

图3为实施例3制备的六方薄片状氢氧化钙SEM照片；

图4为对比例1制备的氢氧化钙SEM照片；

图5为对比例2制备的氢氧化钙SEM照片；

图6为对比例3制备的氢氧化钙SEM照片；

图7为对比例4制备的氢氧化钙SEM照片。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

实施例1

一种六方薄片状氢氧化钙的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将矿石煅烧得到CaO，煅烧温度为1150℃，时间为360分钟，粉碎除杂，用300目筛网进行过筛，得CaO粉料，备用；

步骤二：以灰水比为1:7先将低温消化水放入反应器中，消化水初始温度5℃，并向消化水中加入磷酸二氢钠添加剂，磷酸二氢钠添加量为CaO质量的0.5％，开启搅拌，搅拌速度为100rpm，再将步骤一的CaO粉料缓慢倒入反应器进行消化反应，反应时间为5小时；

步骤三：烘箱鼓风干燥，烘干温度为90℃，烘干时间为12h，粉碎，用300目筛网进行过筛，得到六方薄片状氢氧化钙。

实施例2

一种六方薄片状氢氧化钙的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将矿石煅烧得到CaO，煅烧温度为1300℃，时间为300分钟，粉碎除杂，用100目筛网进行过筛，得CaO粉料，备用；

步骤二：以灰水比为1:6先将低温消化水放入反应器中，消化水初始温度8℃，并向消化水中加入磷酸二氢钠添加剂，磷酸二氢钠添加量为CaO质量的0.8％，开启搅拌，搅拌速度为150rpm，再将步骤一的CaO粉料缓慢倒入反应器进行消化反应，反应时间4小时；

步骤三：烘箱鼓风干燥，烘干温度为100℃，烘干时间为10h，粉碎，用100目筛网进行过筛，得到六方薄片状氢氧化钙。

实施例3

一种六方薄片状氢氧化钙的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将矿石煅烧得到CaO，煅烧温度为1200℃，时间为280分钟，粉碎除杂，用200目筛网进行过筛，得CaO粉料，备用；

步骤二：以灰水比为1:8先将低温消化水放入反应器中，消化水初始温度10℃，并向消化水中加入磷酸二氢钠添加剂，磷酸二氢钠添加量为CaO质量的1％，开启搅拌，搅拌速度为200rpm，再将步骤一的CaO粉料缓慢倒入反应器进行消化反应，反应时间为3小时；

步骤三：烘箱鼓风干燥，烘干温度为110℃，烘干时间为8h，粉碎，用200目筛网进行过筛，得到六方薄片状氢氧化钙。

对比例1

一种氢氧化钙的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将矿石煅烧得到CaO，煅烧温度为1300℃，时间为300分钟，粉碎除杂，用100目筛网进行过筛，得CaO粉料，备用；

步骤二：以灰水比为1:6先将低温消化水放入反应器中，消化水初始温度25℃，开启搅拌，搅拌速度为150rpm，再将步骤一的CaO粉料缓慢倒入反应器进行消化反应，反应时间为4小时；

步骤三：烘箱鼓风干燥，烘干温度为100℃，烘干时间为10h，粉碎，用100目筛网进行过筛，得到氢氧化钙。

对比例2

一种氢氧化钙的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将矿石煅烧得到CaO，煅烧温度为1300℃，时间为300分钟，粉碎除杂，用100目筛网进行过筛，得CaO粉料，备用；

步骤二：以灰水比为1:6先将低温消化水放入反应器中，消化水初始温度25℃，并向消化水中加入磷酸二氢钠添加剂，磷酸二氢钠添加量为CaO质量的0.8％，开启搅拌，搅拌速度为150rpm，再将步骤一的CaO粉料缓慢倒入反应器进行消化反应，反应时间为4小时；

步骤三：烘箱鼓风干燥，烘干温度为100℃，烘干时间为10h，粉碎，用100目筛网进行过筛，得到氢氧化钙。

对比例3

一种氢氧化钙的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将矿石煅烧得到CaO，煅烧温度为1300℃，时间为300分钟，粉碎除杂，用100目筛网进行过筛，得CaO粉料，备用；

步骤二：以灰水比为1:6先将低温消化水放入反应器中，消化水初始温度8℃，开启搅拌，搅拌速度为150rpm，再将步骤一的CaO粉料缓慢倒入反应器进行消化反应，反应时间为4小时；

步骤三：烘箱鼓风干燥，烘干温度为100℃，烘干时间为10h，粉碎，用100目筛网进行过筛，得到氢氧化钙。

对比例4

一种氢氧化钙的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将矿石煅烧得到CaO，煅烧温度为1300℃，时间为300分钟，粉碎除杂，用100目筛网进行过筛，得CaO粉料，备用；

步骤二：以灰水比为1:6先将低温消化水放入反应器中，消化水初始温度15℃，并向消化水中加入磷酸二氢钠添加剂，磷酸二氢钠添加量为CaO质量的0.8％，开启搅拌，搅拌速度为150rpm，再将步骤一的CaO粉料缓慢倒入反应器进行消化反应，反应时间为4小时；

步骤三：烘箱鼓风干燥，烘干温度为100℃，烘干时间为10h，粉碎，用100目筛网进行过筛，得到氢氧化钙。

对比实验

将实施例1～3制得的高比表纳米碳酸钙及对比例1～4制备的纳米碳酸钙粉体经过扫描电镜检测，检测结果如图1～7所示。

由图1～3可知，本发明实施例1～3均能够制备出六方薄片状的氢氧化钙，而要制备出六方片状的氢氧化钙，就需要抑制其晶体的长大，在低温和抑制剂的控制下，才能成功制备出薄片六方片状氢氧化钙。

由图4～7可知，对比例1消化水为常温，且未添加抑制剂，无法制备出薄片六方片状氢氧化钙；对比例2消化水也为常温，加入了抑制剂，还是无法制备出薄片六方薄片状氢氧化钙；对比例3虽然降低了消化水初始温度，但是未加入抑制剂，仍然无法制备出六方薄片状氢氧化钙；可见，低温反应条件与抑制剂二者缺一不可。对比例4加入了抑制剂，消化水初始温度也有所降低，但仍高于本发明的温度范围，依然是无法制备出六方薄片状氢氧化钙，可见消化水初始温度的控制对最终形成六方薄片状氢氧化钙至关重要。

以上内容是结合具体的/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施例做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应视为属于本发明的保护范围。