一种由磷石膏制备改性轻质碳酸钙的方法技术

本发明专利技术公开了一种由磷石膏制备改性轻质碳酸钙的方法。所述方法包括将磷石膏溶于乳酸铵溶液中，过滤得到富钙液，采用碳酸铵碳化得到轻质碳酸钙，用聚羧酸乙烯酯、氮化碳和维生素E聚乙二醇琥珀酸酯复配改性剂对轻质碳酸钙进行湿法表面改性，使轻质碳酸钙表面形成稳定的高分子有机疏水包裹层，增加了轻质碳酸钙表面的亲油性，与树脂的相容性更好，在PP材料中填充所制备的改性轻质碳酸钙，能够显著增强PP材料的耐热、抗冲击、抗弯曲性能，本发明专利技术工艺简单、生产成本低，能够实现磷石膏高值化利用。能够实现磷石膏高值化利用。能够实现磷石膏高值化利用。

【技术实现步骤摘要】
一种由磷石膏制备改性轻质碳酸钙的方法


[0001]本专利技术涉及化工
，具体涉及一种由磷石膏制备改性轻质碳酸钙的方法。

技术介绍

[0002]磷石膏是硫酸法制备磷酸过程中产生的工业固体废渣，每生产1吨磷酸产生4～5磷吨磷石膏，磷石膏中主要成分为二水硫酸钙，其次为二氧化硅，还含有少量磷和氟。磷石膏产量大，以堆存作为主要处置方式，磷石膏堆存占用大量土地资源，且易造成水体污染。磷石膏是放错位置的资源，因此对磷石膏进行处理并回收利用，生产高价值的产品不仅可以带来环境效益，还可以创造经济效益。
[0003]目前已有利用磷石膏制备碳酸钙的工艺，在专利CN101492178A利用磷石膏联产硫酸铵和碳酸钙的方法中，直接将磷石膏和碳酸铵混合反应制备改性碳酸钙和硫酸铵，该方法虽然实现了磷石膏高值化利用，但是制备的改性碳酸钙中含有杂质，纯度只有93.13％。采用相转移剂将磷石膏溶解，去除杂质再碳化能够提高碳酸钙的纯度，专利CN114368771A中，采用氯化铵溶解磷石膏，去除杂质后碳化制备球形碳酸钙，专利CN113321232A中，采用含氨相转移剂溶解去除杂质再碳化制备轻质碳酸钙，相转移剂中硫酸铵采用蒸发结晶回收，这种方法虽然能够得到较纯的碳酸钙，但蒸发结晶回收硫酸铵能耗高，且当相转移剂阳离子和碳化剂阳离子不相同时，蒸发结晶得到的产品纯度低。
[0004]轻质碳酸钙其表面有亲水性较强的羟基，呈现较强的碱性，这种亲水疏油的性质使得轻质碳酸钙与有机高聚物的亲和性差，易形成聚集体，在高聚物内部分散不均匀，影响使用效果，为了提高轻质碳酸钙的补强作用以及其在塑料中的分散效果，有必要对其进行表面改性处理。常用的表面改性剂有硬脂酸盐、油酸盐等长链脂肪酸盐，这类长链脂肪酸盐与钙形成沉淀包裹在碳酸钙表面，但包裹层不稳定，在洗涤过程中易被洗脱，影响其在塑料填充中的作用，因此，设计一种结构稳定的轻质碳酸钙表面包裹层十分必要。
[0005]基于此，有必要研制一种利用磷石膏制备改性轻质碳酸钙的方法，利用磷石膏为原料，采用相转移法制备轻质碳酸钙，选择合适的分离技术回收相转移剂和硫酸铵，并对轻质碳酸钙进行表面改性使其表面形成稳定的疏水包裹层，提高轻质碳酸钙表面稳定性，增强其与有机高聚物的亲和性及其在高聚物内部的分散性。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有技术的不足，目的在于提供了一种利用磷石膏制备改性轻质碳酸钙的方法，能够将磷石膏制备成高纯的改性轻质碳酸钙，并有效分离回收相转移剂和硫酸铵，制备的改性轻质碳酸钙表面包裹层均匀稳定，疏水性强，在高聚物中分散均匀且相容性好，制备工艺简单，成本低，转化产品性能好，符合目标市场要求。
[0007]本专利技术为实现上述目的，通过如下技术方案实现：(1)将磷石膏加入乳酸铵溶液中加热搅拌溶解，溶解完全后过滤得到富钙液和高硅渣；
(2)在步骤(1)所得富钙液中加入分散剂，在加热条件下，将碳酸铵溶液缓慢滴入富钙液中，并不断搅拌，滴加完毕后过滤得到轻质碳酸钙，滤液采用纳滤膜分离乳酸铵和硫酸铵，乳酸铵回用至步骤(1)；(3)将步骤(2)所得轻质碳酸钙调浆，在料浆中加入表面改性剂，将料浆加热并充分搅拌一段时间，过滤洗涤烘干后得到改性轻质碳酸钙。
[0008]优选的所述步骤(1)中磷石膏和乳酸铵质量之比为1:2～4，乳酸铵的浓度为15wt％～25wt％，溶解温度为40～60℃，搅拌速度为200～400r/min，溶解时间为0.5～2h。
[0009]优选的所述步骤(2)中分散剂为月桂酸钠，用量为0.1wt％～0.5wt％，碳酸铵溶液浓度为2
‑
5wt％。碳化反应温度为75～95℃，搅拌速度为200～400r/min，滴加时间为10～30min。
[0010]优选的所述步骤(2)中纳滤膜采用截留分子量为300D的纳滤膜，采用两级纳滤。
[0011]优选的所述步骤(3)中料浆浓度为40wt％～60wt％，表面改性剂为聚羧酸乙烯酯、氮化碳和维生素E聚乙二醇琥珀酸酯按2:0.1
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1.5:1
‑
5制得的复配改性剂，用量为3wt％～5wt％，加热温度为75～95℃，搅拌时间为0.5～1h。
[0012]本专利技术的有益效果：1、本专利技术工艺流程简单，能耗较低，整个反应体系形成闭环，乳酸铵溶液循环利用，无废物产生；2、本专利技术采用聚羧酸乙烯酯、氮化碳和维生素E聚乙二醇琥珀酸酯复配改性剂对轻质碳酸钙表面进行湿法改性，形成均匀、稳定的亲油疏水包裹层，显著提高轻质碳酸钙疏水性和分散性，作为塑料制品填料时，能够增强塑料制品的耐热性、强度和刚度，降低生产成本；3、本专利技术将磷石膏制备成高值化的改性轻质碳酸钙产品，实现了磷石膏的资源化回收利用，能够有效缓解磷石膏带来的环境问题，并创造经济价值。
附图说明
[0013]图1为本专利技术的工艺流程图。
具体实施方案
[0014]为了更好地解释本专利技术，列举以下实施例，以下实施例只是本专利技术的部分实施方案，实施例中用到的磷石膏取自于某磷化工企业，其成分表如下：表1：磷石膏主要成分：实施例1(1)将磷石膏加入到浓度为15wt％的乳酸铵溶液中，磷石膏于乳酸铵质量比1：2，加热到40℃，保持温度，搅拌溶解2h，搅拌速度300r/min，过滤后得到富钙液；(2)在步骤(1)所得富钙液中加入0.2wt％的月桂基硫酸钠，将富钙液加热到80℃，保持温度，将浓度为2wt％的碳酸铵溶液10min滴入富钙液中，并不断搅拌，搅拌速度300r/min，滴加完毕后过滤得到轻质碳酸钙，滤液采用截留分子量为300D的纳滤膜进行两级纳滤，乳酸铵回用至步骤(1)，乳酸铵的回收率91.5％；
(3)将步骤(2)所得轻质碳酸钙调浆，料浆浓度为40wt％，在料浆中加入3wt％的表面改性剂，表面改性剂为聚羧酸乙烯酯、氮化碳和维生素E聚乙二醇琥珀酸酯按2:1.5:2制得的复配改性剂，将料浆加热到80℃，并充分搅拌0.5h，过滤洗涤烘干后得到改性轻质碳酸钙。
[0015]实施例2方法步骤同实施例1，仅乳酸铵浓度20wt％，磷石膏于乳酸铵质量比1：3，溶解温度45℃，溶解时间1h，溶解搅拌速度200r/min，分散剂用量0.3wt％，碳化反应温度85℃，碳酸铵浓度3wt％，滴加时间15min，碳化搅拌速度400r/min，调浆浓度为50wt％，表面改性剂用量4wt％，表面改性剂为聚羧酸乙烯酯、氮化碳和维生素E聚乙二醇琥珀酸酯按2:0.5:3制得的复配改性剂，改性反应温度85℃，改性搅拌时间1h，乳酸铵的回收率91.1％；实施例3方法步骤同实施例1，仅乳酸铵浓度25wt％，磷石膏于乳酸铵质量比1：4，溶解温度50℃，溶解时间1h，分散剂用量0.4wt％，碳化反应温度90℃，碳酸铵浓度4wt％，滴加时间20min，碳化搅拌速度400r/min，调浆浓度60wt％，表面改性剂用量4wt％，表面改性剂为聚羧酸乙烯酯、氮化碳和维生素E聚乙二醇琥珀酸酯按2:0.3:3制得的复配改性剂，改性反应温度90℃，乳酸铵的回收率91.1％。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种由磷石膏制备改性轻质碳酸钙的方法，包括以下步骤：（1）将磷石膏加入乳酸铵溶液中加热搅拌溶解，溶解完全后过滤得到富钙液和高硅渣；（2）在步骤（1）所得富钙液中加入分散剂，在加热条件下，将碳酸铵溶液缓慢滴入富钙液中，并不断搅拌，滴加完毕后过滤得到轻质碳酸钙，滤液采用纳滤膜分离乳酸铵和硫酸铵，乳酸铵回用至步骤（1）；（3）将步骤（2）所得轻质碳酸钙调浆，在料浆中加入表面改性剂，将料浆加热并充分搅拌一段时间，过滤洗涤烘干后得到改性轻质碳酸钙。2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤（1）中磷石膏和乳酸铵质量之比为1:2~4，乳酸铵的浓度为15wt%~25 wt %。3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤（1）中溶解温度为40~60℃，搅拌速度为200~400r/min，溶解时间为0.5~2h。4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤（2）中分散剂为月桂酸钠...

【专利技术属性】
技术研发人员：董康妮，郑光明，李防，祝贺，孙桦林，汪凤玲，尹会斌，高先红，
申请(专利权)人：湖北三峡实验室，
类型：发明
国别省市：