化學(xué)助劑具有提高生產(chǎn)效率、減少原材料消耗、改善產(chǎn)品和半成品質(zhì)量、控制和緩和生產(chǎn)中可能發(fā)生的障礙、賦予產(chǎn)品某些特殊性能的有點(diǎn)，在化工產(chǎn)品的生產(chǎn)應用過(guò)程中發(fā)揮著(zhù)非常重要的作用。在碳酸鈣產(chǎn)品的生產(chǎn)中，化學(xué)主句應用非常普遍，在提高鈣產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、附加值、節能降耗等方面發(fā)揮著(zhù)巨大的作用。適當的應用化學(xué)助劑，對企業(yè)經(jīng)濟效益的提升幫助很大。
碳酸鈣產(chǎn)品生產(chǎn)中常用的助劑主要有以下四類(lèi)：增白劑，用于提高產(chǎn)品白度；晶型控制劑，用于生產(chǎn)特定晶型的產(chǎn)品；分散劑，用于防止碳酸鈣粒子團聚影響下游產(chǎn)品的應用；改性劑，用于對碳酸鈣粒子進(jìn)行表面改性，提高其在下游產(chǎn)品中的相容性。
增白劑
碳酸鈣產(chǎn)品的白度受到其中雜質(zhì)的影響而降低，其中主要影響白度的是金屬離子。這些離子本身的顏色都是深色，從而降低了產(chǎn)品的白度。早些年日本專(zhuān)利采用在堿性截止中用二亞硫酸鈉或鋅、四氫硼烷環(huán)、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、二氧化硫脲或吊白粉等對碳酸鈣中的雜質(zhì)離子進(jìn)行還原漂白，但是硫脲存在潛在的致癌作用，已經(jīng)不再使用。經(jīng)其他物質(zhì)漂白后的碳酸鈣產(chǎn)品由于沒(méi)有徹底去除雜質(zhì)離子，還存在低價(jià)金屬離子，不僅增白不徹底，而且在應用后的下游產(chǎn)品中極易出現氧化反色現象，在一定程度上限制了碳酸鈣的應用。還有一些通過(guò)添加光亮劑來(lái)改變產(chǎn)品對特定波長(cháng)光的吸收能力來(lái)提高產(chǎn)品的白度，但是也存在氧化反色的現象。
目前，最新的增白工藝是河北工業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)出的絡(luò )合增白工藝，通過(guò)獨立研發(fā)的絡(luò )合增白劑，將發(fā)色的高價(jià)金屬離子從碳酸鈣中除去，使其留在濾液中，從根本上提高了碳酸鈣產(chǎn)品的白度。
晶型控制劑
碳酸鈣屬多型晶體，據文獻報道，目前已經(jīng)成功制備的有立方體型、紡錘體型、板狀、針狀、球形、玫瑰型等多種晶型。不用的晶型決定了碳酸鈣不同的附加值和應用領(lǐng)域，例如：生產(chǎn)油墨需要立方形或球形碳酸鈣，橡膠行業(yè)需要針狀或鏈狀碳酸鈣，陶瓷行業(yè)要求高純、微細球形碳酸鈣。高檔的納米球形碳酸鈣用于汽車(chē)底漆每噸售價(jià)可達3000-5000元。
晶型控制劑以自身電性、偶極矩等性質(zhì)的不同來(lái)改變碳酸鈣結晶時(shí)分子的排列方式，實(shí)現對不同晶體形狀的控制，實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中可以通過(guò)加入晶型控制劑來(lái)生產(chǎn)預期晶型的產(chǎn)品。
立方形的碳酸鈣具有穩定的幾何結構，在功能材料中補強作用明顯。國內外大量文獻報道使用Al2（SO4）3、ZnSO4、硫酸、雙氧水、碳酸氫鈉、氯化鈉、丙二醇等作為晶型控制劑可以生產(chǎn)納米立方形碳酸鈣。日本白石工業(yè)株式會(huì )社以硫酸鹽為晶型控制劑，與Ca(OH)2懸濁液混合均勻后加入碳化反應器，間歇碳化法制備了平均粒徑為45nm的立方形納米碳酸鈣。但是，經(jīng)過(guò)大量的生產(chǎn)實(shí)踐表明，適當的控制生產(chǎn)工藝條件，不用加入任何晶型控制劑也可以生產(chǎn)出立方形碳酸鈣。
球形碳酸鈣主要應用與橡膠、造紙、油墨、塑料中，通常由鈣鹽與碳酸鹽在濃堿性溶液中經(jīng)低溫反應制備。主要的晶型控制劑為鎂鹽、鉀鹽和多聚磷酸鈉。利用碳化法制備球形納米碳酸鈣的方法為：在低于40℃的溫度中，向Ca(OH)2懸浮液中加入雙氧水，再通入CO2進(jìn)行碳化反映，可以制得球形碳酸鈣；對含乙胺醇的石灰乳液中用CO2碳化，可以制得粒子尺寸分布均勻的球形碳酸鈣。用硅酸鈉為晶型控制劑，通過(guò)石灰乳化工業(yè)可以制備顆粒尺寸40-50nm的球形碳酸鈣粉體。
作者：盛晨軍 何豫基 河北工業(yè)大學(xué)鈣鎂開(kāi)發(fā)中心
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