碳酸鈣高溫下的變化分析

中國粉體網6月25日訊  碳酸鈣是一種常用的化工原料，在塑料、橡膠、涂料、食品添加劑、醫藥、造紙、油墨、日用化妝品、瀝青、絕緣材料、膠粘劑、密封劑等有機產品中作為無機填料的使用越來越廣泛。通常，在對有機產品進行分析時，采用高溫灼燒的方法，將有機物去除后再對其中的無機填料進行定性和定量檢測分析，其中常用到的無機物分析儀器是X 射線熒光光譜儀，該方法具有快速簡便且精確度較高的特點，在測試含碳酸鈣的有機樣品時，對燒失掉有機物的無機部分測試后按歸一法計算碳酸鈣含量，或對高溫灼燒后完全去掉碳酸根的樣品進行測試以氧化鈣的量換算成碳酸鈣含量。如果灼燒溫度太低，有機物會燒不完全，溫度太高，碳酸根又只燒掉一部分，兩者都會影響到后續測定結果的準確性。因此，碳酸鹽究竟在多少度時開始發生分解和變化、它的燒失溫度與有機物完全燒完的溫度有無交叉、變化量的多少、何時分解完成，了解和掌握這些情況，對有效分析含有碳酸鈣等無機填料的有機產品十分重要。

    1.熱重和微商熱重分析(TG&DTG)

    純碳酸鈣和含碳酸鈣的PVC、PP 有機樣的TG、DTG 測試結果可以看到，三個試樣的起始分解溫度在620～670 ℃之間，有機樣品的起始分解溫度稍微提前；純碳酸鈣試劑的TG 曲線很陡峭，有機樣品的曲線較為平坦，最大失重速率溫度點從782.7 ℃往前提了60～
70 ℃，分解完成時間也不同程度的提前，從820 ℃降到740 ℃。分析表明，由于碳氫物質的氧化燃燒而放出大量的熱導致有機物中所含碳酸鈣的熱分解提前。

    2.拉曼光譜分析

    對不同溫度灼燒后樣品均取中間層進行拉曼光譜測試，測試的拉曼光譜圖中在1087 cm-1、281 cm-1 和154 cm-1 處為碳酸鈣的拉曼特征峰，測試結果反映出隨溫度升高，碳酸鈣的特征逐漸消失，說明隨溫度增高碳酸鈣逐漸分解轉變過程。

    3.X 射線衍射分析

    對不同溫度灼燒后樣品均取中間層進行x 射線衍射測試分析。從六種不同溫度燒后樣品的衍射譜圖看，碳酸鈣為方解石型晶體，600 ℃和650 ℃灼燒后的樣品物相主要為碳酸鈣，700 ℃和750 ℃的譜圖顯示樣品有碳酸鈣和氧化鈣兩種物相，700 ℃時的譜圖主要為碳酸鈣的衍射線，氧化鈣的峰強還很弱，750 ℃時氧化鈣的峰強比700 ℃時稍微強了些，仍然較弱，但到800 ℃時碳酸鈣基本上已轉化成氧化鈣，驗證了上述熱重分析的結果，碳酸鈣快速轉化成氧化鈣的溫度主要在780 ℃左右。850 ℃的衍射譜圖與800 ℃的衍射譜圖基本一樣。

    結論
  
    (1)碳酸鈣熱分解轉化成氧化鈣，先從灼燒樣品的底部開始分層轉化，在有機物中轉化溫度受600 ℃前碳氫物質燃燒放熱的影響，轉化速率提前。

    (2)在用X 射線熒光光譜儀對含碳酸鈣的樣品進行定量半定量分析時，利用馬弗爐去掉其有機成份而不引起碳酸鈣分解的燃燒溫度須低于600 ℃。如果要完全去掉碳酸根，燒失溫度不得低于820 ℃。