用于制备微孔硅酸钙的组合物及微孔硅酸钙及其制备方法技术

用于制备微孔硅酸钙的组合物及微孔硅酸钙及其制备方法，属于无机非金属粉体加工技术领域。按重量份数计，组合物包括40～60份硅质原料、40～60份钙质原料和0～12份改性剂。硅质原料包括硅藻土和/或硅藻土尾矿。钙质原料包括氧化钙、氢氧化钙或两者的混合物。硅质原料和钙质原料的粒度均为10～100μm。改性剂包括氢氧化铝、硫酸镁、柠檬酸、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠和十二烷基溴化铵中任意一种或多种。本申请采用硅藻土和/或硅藻土尾矿为原料制备微孔硅酸钙，扩大了原料应用范围，实现了对硅藻土物理选矿废弃物资源的高附加值利用。本申请还通过在原料中可选地加入改性剂，可对微孔硅酸钙进行制备及微观形貌的控制。

Composition for preparation of microporous calcium silicate and microporous calcium silicate and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
用于制备微孔硅酸钙的组合物及微孔硅酸钙及其制备方法
本申请涉及无机非金属粉体加工
，具体而言，涉及用于制备微孔硅酸钙的组合物及微孔硅酸钙及其制备方法。
技术介绍
微孔硅酸钙(CaO﹒SiO2﹒nH2O)是具有微孔结构硅酸钙产品的统称。主要以石英粉、膨润土、粉煤灰、水玻璃等为硅源原料，以高纯石灰为钙源原料，经过水热反应合成。该粉体材料具有无毒无味、不溶于水及碱溶液、堆积密度低、比表面积大、强度高及绝缘绝热性好等特性。应用在建筑、橡胶、塑料、造纸、涂料等领域，可以提高相应产品性能，有较好的发展前景。目前微孔硅酸钙的合成技术以较为成熟，所使用的硅质原料主要为石英粉、粉煤灰、水玻璃、稻壳灰等，但是由这些硅质原料合成的微孔硅酸钙产品仍有以下问题：合成产品体积密度大、比表面积小，整体性能较差，不能满足优质材料对填料的要求；对合成条件及原料的性质要求较高，所需反应时间长、温度高，反应原料粒度细、纯度高；反应原料来源具有局限性，生产工艺复杂、成本高及产品质量稳定性较差；合成的硅酸钙粉体表面活性差，产品单一，应用领域具有局限性；不能很好地对硅酸钙产品的微观形貌进行控制及晶型的向大生长。
技术实现思路
本申请提供了一种用于制备微孔硅酸钙的组合物及微孔硅酸钙及其制备方法，其以硅藻土和/或硅藻土尾矿为原料，扩大了原料范围，并且能够通过简便的反应工艺制得堆积密度小、比表面积大的微孔硅酸钙；同时能够通过控制改性剂的用量改变制备得到的硅酸钙的微观结构。本申请的实施例是这样实现的：在第一方面，本申请示例提供了一种用于制备微孔硅酸钙的组合物，按重量份数计，其包括：40～60份硅质原料、40～60份钙质原料和0～12份改性剂。硅质原料包括硅藻土和/或硅藻土尾矿，硅质原料的粒度为10～100μm。钙质原料包括氧化钙、氢氧化钙或两者的混合物，钙质原料的粒度为10～100μm。改性剂包括氢氧化铝、硫酸镁、柠檬酸、十二烷基硫酸钠、二烷基磺酸钠和十二烷基溴化铵中任意一种或多种。在上述技术方案中，本申请采用硅藻土和/或硅藻土尾矿为原料制备微孔硅酸钙，扩大了原料应用范围，特别是以硅藻土尾矿为原料制备微孔硅酸钙，实现了对硅藻土物理选矿废弃物资源的高附加值利用。并且控制硅质原料和钙质原料的粒度均为10～100μm，有利于增加制得的微孔硅酸钙的中空度，从而降低微孔硅酸钙的堆积密度，增加微孔硅酸钙的比表面积。本申请还通过在原料中可选地加入改性剂，可对微孔硅酸钙进行制备及微观形貌的控制。结合第一方面，在本申请的第一方面的第一种可能的示例中，按重量份数计，上述用于制备微孔硅酸钙的组合物包括：45～55份硅质原料、40～55份钙质原料和0.8～12份改性剂；可选地，用于制备微孔硅酸钙的组合物包括：47～52份硅质原料、42～52份钙质原料和1.8～4份改性剂。结合第一方面，在本申请的第一方面的第二种可能的示例中，上述硅质原料中非晶质二氧化硅含量≥60w/w％，硅质原料的粒度为20～35μm。在上述示例中，上述粒度的硅质原料有利于制得堆积密度小、比表面积大的微孔硅酸钙。结合第一方面，在本申请的第一方面的第三种可能的示例中，钙质原料的白度≥70％，钙质原料的粒度为40～65μm。在上述示例中，上述钙质原料有利于制得堆积密度小、比表面积大的微孔硅酸钙。结合第一方面，在本申请的第一方面的第四种可能的示例中，上述硅质原料包括未煅烧的硅藻土、未煅烧的硅藻土尾矿、煅烧后的硅藻土和煅烧后的硅藻土尾矿中任意一种或多种。在上述示例中，本申请并不限定硅藻土的种类和来源，扩大了硅藻土的选择范围。当原料选自未煅烧的硅藻土尾矿和/或煅烧后的硅藻土尾矿时，本申请不仅实现了对废弃物资源的高附加值利用，还解决了尾矿存量大、占地广和处理难的问题。结合第一方面，在本申请的第一方面的第五种可能的示例中，上述钙质原料包括生石灰和/或熟石灰。可选地，生石灰和/或熟石灰的纯度在95％以上。可选地，生石灰和/或熟石灰的纯度在98％以上。在上述示例中，纯度高的生石灰和/或熟石灰白度高，能够使制得的微孔硅酸钙白度高。在第二方面，本申请示例提供了一种微孔硅酸钙的制备方法，其包括：将干料和水混合得到混合物，混合物在140～220℃下进行水热反应，反应时间为4～10h，反应期间以150～600r/min的搅拌速率搅拌。其中，混合物的固液比为4～25mL/g。干料包括40～60份硅质原料、40～60份钙质原料和0～12份改性剂。硅质原料包括硅藻土和/或硅藻土尾矿。钙质原料包括氧化钙、氢氧化钙或两者的混合物。改性剂包括氢氧化铝、硫酸镁、柠檬酸、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠和十二烷基溴化铵中任意一种或多种。在上述技术方案中，上述微孔硅酸钙的制备方法以硅藻土和/或硅藻土尾矿为原料，在上述工艺条件下能够制备堆积密度小、比表面积大的微孔硅酸钙，并且通过控制加入改性剂的量可以合成片状晶型较大的微孔硅酸钙及长径比较大的纤维状晶型的微孔硅酸钙粉体材料。并且，该制备方法简便，成本较低。结合第二方面，在本申请的第二方面的第一种可能的示例中，上述混合物在180～210℃下进行水热反应，反应时间为6～8h，反应期间以160～320r/min的搅拌速率搅拌。结合第二方面，在本申请的第二方面的第二种可能的示例中，上述水热反应完成后制得微孔硅酸钙浆液，微孔硅酸钙的制备方法还包括对微孔硅酸钙浆液依次进行脱水、洗涤、干燥和分散，制得微孔硅酸钙粉体。在上述示例中，微孔硅酸钙粉体能够应用于高分子材料的填料。在第二方面，本申请示例提供了一种微孔硅酸钙，其根据上述的微孔硅酸钙的制备方法制备得到，微孔硅酸钙比表面积为100～250m2/g，堆积密度≤0.13g/cm3。在上述技术方案中，没有添加改性剂改性的微孔硅酸钙经活化后，能够吸附室内的甲醛等有机气体污染物净化室内空气，并且可以调节室内湿度。也可以添加到板材中，使板材具有较高的保温性能；通过添加改性剂可以合成片状晶型较大的微孔硅酸钙及长径比较大的纤维状晶型的微孔硅酸钙粉体材料，将改性的微孔硅酸钙粉体材料添加到橡胶、塑料、纸张中，不仅可以提高材料的韧性及强度等性能，还可以节省相应的不可再生资源。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本申请实施例1获得的微孔硅酸钙粉体的扫描电镜照片；图2为本申请实施例2获得的微孔硅酸钙粉体的扫描电镜照片；图3为本申请实施例3获得的微孔硅酸钙粉体的扫描电镜照片；图4为本申请实施例4获得的微孔硅酸钙粉体的扫描电镜照片；图5为本申请实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制备微孔硅酸钙的组合物，其特征在于，按重量份数计，所述用于制备微孔硅酸钙的组合物包括：40～60份硅质原料、40～60份钙质原料和0～12份改性剂；/n所述硅质原料包括硅藻土和/或硅藻土尾矿,所述硅质原料的粒度为10～100μm；/n所述钙质原料包括氧化钙、氢氧化钙或两者的混合物，所述钙质原料的粒度为10～100μm；/n所述改性剂包括氢氧化铝、硫酸镁、柠檬酸、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠和十二烷基溴化铵中任意一种或多种。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于制备微孔硅酸钙的组合物，其特征在于，按重量份数计，所述用于制备微孔硅酸钙的组合物包括：40～60份硅质原料、40～60份钙质原料和0～12份改性剂；
所述硅质原料包括硅藻土和/或硅藻土尾矿,所述硅质原料的粒度为10～100μm；
所述钙质原料包括氧化钙、氢氧化钙或两者的混合物，所述钙质原料的粒度为10～100μm；
所述改性剂包括氢氧化铝、硫酸镁、柠檬酸、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠和十二烷基溴化铵中任意一种或多种。


2.根据权利要求1所述的用于制备微孔硅酸钙的组合物，其特征在于，按重量份数计，所述用于制备微孔硅酸钙的组合物包括：45～55份所述硅质原料、40～55份所述钙质原料和0.8～12份所述改性剂；
可选地，所述用于制备微孔硅酸钙的组合物包括：47～52份所述硅质原料、42～52份所述钙质原料和1.8～4份所述改性剂。


3.根据权利要求1所述的用于制备微孔硅酸钙的组合物，其特征在于，所述硅质原料中非晶质二氧化硅含量≥60w/w％，所述硅质原料的粒度为20～35μm。


4.根据权利要求1所述的用于制备微孔硅酸钙的组合物，其特征在于，所述钙质原料的白度≥70％，所述钙质原料的粒度为40～65μm。


5.根据权利要求1所述的用于制备微孔硅酸钙的组合物，其特征在于，所述硅质原料包括未煅烧的硅藻土、未煅烧的硅藻土尾矿、煅烧后的硅藻土和煅烧后的硅藻土尾矿中任意一种或多种。


6.根据权利要求1所述的用于制备微孔硅酸钙的组合...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙志明，李茹春，张雁鸣，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，临江北峰硅藻土有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11