利用贝壳制造细微碎片的方法以及利用贝壳细微碎片制造的材料技术

本发明专利技术涉及一种利用贝壳制造细微碎片粉末的方法。本发明专利技术的制造方法包括以下步骤：对贝壳的粉碎物进行碱性溶液处理，分离出贝壳的细微碎片，和从所述溶液中制备出沉淀物形态的细微碎片。

Methods of making fine fragments from shells and materials made from them

The invention relates to a method for manufacturing fine fragment powder by using shell. The manufacturing method of the invention comprises the following steps: treating the crushed material of the shell with an alkaline solution, separating the fine fragments of the shell, and preparing the fine fragments in the form of sediment from the solution.

【技术实现步骤摘要】
利用贝壳制造细微碎片的方法以及利用贝壳细微碎片制造的材料本申请是申请日为2016年5月27日、申请号为201680031225.0、专利技术名称为“利用贝壳制造细微碎片的方法以及利用贝壳细微碎片制造的材料”、进入中国国家阶段日期为2017年11月28日的中国专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种制造构成贝壳的细微碎片的方法和利用贝壳细微碎片制造的平板、碳酸钙硬碳粉末、磷酸钙粉末以及其制造方法。
技术介绍
碳酸钙粉末应用于造纸、涂料、塑料、橡胶、医疗等多种产业。特别是，常用于造纸产业，产出的成品中碳酸钙粉末的重量占比高达30％。世界造纸量为一亿吨左右，其市场规模达到100兆元。其中，约50％也就是0.5亿吨的产量源于中国。因每年石灰石的开采量为数亿吨，对于韩国来说本国优质的石灰石已匮乏，主要从中国、越南等地大量进口。碳酸钙粉末的生产方法现今有两种。称为重碳的碳酸钙大部分是开采石灰石之后，经过选矿、粉碎、筛选过程而形成。石灰石是数亿年前沉入海底的贝类、珊瑚、甲壳类等的骨经地壳的隆起、高温、高压而形成，其平均纯度为50％左右。因此，重碳有纯度低、杂质多的缺点。相比重碳，被称为硬碳的高纯度碳酸钙粉末，其通过以下过程制造。首先，通过对采矿得到的优质石灰石在高温(～1000℃以上)下进行烧成，生成生石灰。在此过程中，将排放出大量的二氧化碳，其中，总原子量100中二氧化碳的原子量为44，因此大致有一半以上的重量排放至大气中。制成的生石灰与水混合即可成为氢氧化钙(Ca(OH)2)。接着，再次吹入大量的二氧化碳时，会析出高纯度的碳酸钙，该产物即为硬碳。如上所述，为制造重碳硬碳粉末，石灰石的开采量每年高达数亿吨，因此优质的石灰石总有一天会枯竭。而且，制造过程中不仅需要矿产设备、选矿粉碎设备等费用，还需要为运输大量货物而支付不少的运费。除此之外，因采矿引起的环境损害,粉尘的发生，粉尘引起的肺癌等呼吸道疾病的发生，废矿区域的环境污染，高达数千万顿的大量温室气体的发生等后果带来的间接费用也是人类要承担的代价。身为石灰石主要产国的中国现也将环境问题视为国家重要课题，而且人工费也逐渐上涨中，因此即便当前碳酸钙的价格低，但今后其价格只会上涨。目前，碳酸钙产品本身也具有局限性，对于重碳而言，粉碎生成粉末的过程中,很难制成几个μm以下的大小，对于硬碳而言，虽然其纯度高、粒度小，但也很难制成1μm以下的大小。硬碳的情况下，由于需要吹入大量的二氧化碳，工厂需要建在发电厂等能够产生大量二氧化碳的场所附近。除碳酸钙以外，磷酸钙粉末是用于牙科/整形外科的材料，目前是通过移植自身骨骼或者从尸体提取骨骼而粉碎制粉的方法来解决。但是，移植自身骨骼在量上有限制，尸体骨骼的粉末的利用则在免疫反应或者细菌感染等存在忧虑。对于从尸体采取骨骼粉末，在韩国是禁止的。但是由于老年人口激增，骨质疏松患者的增多，对骨骼粉末的需求量也随之增加。另外，贝壳是指贝类的外壳，是一种软体动物为围绕软体起到保护作用的无机分泌物。其组成成分为95％无机盐类(大部分为碳酸钙，1～2％的磷酸钙，0.5％以下的碳酸镁)与蛋白质性的贝壳硬蛋白，最外层部分由薄的壳皮层覆盖，其里层为角质层，最里层部分，即贴于外套膜表面有下角层。由外套膜端部的肥厚部分泌角皮层，其内部分泌角质层，下角层在外套膜的所有表面形成。这样的贝壳，以细微粉末形态用于瑚粉或者制酸剂，焦状形态的贝壳可用于涂料,媒染剂、肥料等，另外，多种贝壳在贝壳细工中利用。贝壳具有由细微碎片(microplate)排布而成的结构，是一种优秀物理性质已被证实的天然材料。按照重量厚度比的强度而言，比人工制造的任何一种材料结构高出3000倍。但是，对贝壳细微碎片结构的研究还未扩展到贝壳本身的应用，而是停留在只进行生物体物性的模拟研究，虽有很多国家试图模拟贝壳的结构开发防弹、手套、轻质高强度的材料，但是均以失败而告终。其失败理由在于未能像贝壳制造出细微碎片并将其以“之”字形积层。另外，最近填埋在海岸沿线堆积如山的废弃贝壳诱发着水质污染等环境问题。即便贝壳作为天然材料的利用价值非常高，但对利用贝壳本身的材料开发还未能积极实现，废弃贝壳依旧是环境污染的“主谋”。综上所述，如今通过开采石灰石制造碳酸钙的方法中，因采矿以及粉碎过程中发生的粉尘可诱发大气污染、肺癌等疾病，而且因大量运送产生的运费以及车辆移动导致的二氧化碳的排放都成为问题，现处于需要开发新的替代资源的状况。另外，石灰石在高温烧成过程中，产生达数千万吨的温室气体二氧化碳，还需要供石灰石进行高温煅烧的燃料费以及电费，而且燃烧燃料时也会产生二氧化碳导致地球环境问题。今后对几个μm以下大小碳酸钙粉末的需求在汽车、高级涂料、医疗产业等领域会进一步增加，因此需要挖掘新资源的来源。另外，就碳酸钙骨粉末而言，其供应量本身具有局限，而且存在对于免疫排斥反应以及细菌感染等的忧虑。现需要作出同时解决上述多个问题点的对策，作为其替代资源，大部分由碳酸钙组成、资源丰富的贝壳是主要被关注的对象。但是，从贝壳的细微碎片结构有效的分离碳酸钙的步骤开始至今，还未有令人满意的研究成果，也没有成功完成大量生产的事例。相关现有技术有大韩民国注册专利第10-0221156号(利用贝壳粒子制造用于建筑物外部装饰的装修材料的方法)。专利技术详述技术问题本专利技术目的在于，利用贝壳制造碳酸钙的细微碎片。另外，本专利技术的另一个目的在于，制造具有优异机械性能的平板，所述平板通过层压利用贝壳制造的细微碎片而制成。另外，本专利技术的另一个目的在于，利用贝壳制造的细微碎片加工瓷砖或者壁纸等的表面。另外，本专利技术的另一个目的在于，从贝壳获取硬碳粉末。另外，本专利技术的另一个目的在于，从贝壳获取高纯度的磷酸钙粉末。课题解决方法为实现上述目的，根据本专利技术的第一方面，利用贝壳制造细微碎片粉末的方法包括以下步骤：(1)对贝壳的粉碎物进行碱性溶液处理，分离出贝壳的细微碎片；(2)从所述溶液中制备出沉淀物形态的贝壳的细微碎片。根据本专利技术的第二方面，利用贝壳制造细微碎片粉末的方法包括以下步骤：(1)对贝壳的粉碎物进行酸性溶液处理，分离出钙离子与二氧化碳之后，捕集二氧化碳；(2)对分离出所述钙离子的溶液进行碱性溶液处理从而提高pH值；(3)在所述pH值上升的溶液中引入所捕集的二氧化碳而进行碳酸钙重结晶；(4)从所述溶液分离沉淀物。优选地，所述碱性溶液处理或者酸性溶液处理之前，还包括去除附着于所述贝壳外部的污物和粉碎所述贝壳的预处理步骤。另外，所述碱性溶液处理或者酸性溶液处理步骤可以进一步使用以下一种或多种方法：利用热膨胀收缩的方法；利用超声波施加振动的方法；通过照射紫外线促进内部连接蛋白质分解的方法。另外，所述酸性溶液为盐酸，所述碱性溶液为氢氧化钠水溶液。另外，所述钙离子的分离步骤是在pH值小于2的环境下进行的。根据本专利技术的第三方面是通过前述的方法制造的碳酸钙粉末。根据本专利技术的第四方面是利用贝壳细微碎片制造平板的方法，包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳酸钙粉末的制造方法，从贝壳制造碳酸钙粉末，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)对贝壳进行粉碎而获得贝壳粉碎物；/n(2)对所述贝壳粉碎物进行酸性溶液处理，在分离出钙离子与二氧化碳之后，捕集所述二氧化碳；/n(3)对分离出所述钙离子的溶液进行碱性溶液处理从而提高pH值；/n(4)在pH值升高的所述溶液中引入捕集的所述二氧化碳以使碳酸钙重结晶；/n(5)从所述溶液中分离出沉淀物。/n

【技术特征摘要】
20150528 KR 10-2015-00753361.一种碳酸钙粉末的制造方法，从贝壳制造碳酸钙粉末，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对贝壳进行粉碎而获得贝壳粉碎物；
(2)对所述贝壳粉碎物进行酸性溶液处理，在分离出钙离子与二氧化碳之后，捕集所述二氧化碳；
(3)对分离出所述钙离子的溶液进行碱性溶液处理从而提高pH值；
(4)在pH值升高的所述溶液中引入捕集的所述二氧化碳以使碳酸钙重结晶；
(5)从所述溶液中分离出沉淀物。


2.如权利要求1所述的碳酸钙粉末的制造方法，其特征在于，
预处理步骤，在所述酸性溶液处理之...

【专利技术属性】
技术研发人员：申相模，朴正浩，金东旻，李延昇，
申请(专利权)人：汉田大学产学协力机构，
类型：发明
国别省市：韩国;KR