碳酸钙的制备方法大致包括复分解法,碳化法,热分解法等,其中碳化法由于操作简便,环境友好,反应效率高,广泛用于工业领域,但碳化法制备的球形碳酸钙多分散性差,粒径分布宽,形貌不规整,影响产品性能与质量;采用晶型调控剂制备高球形度产品时,往往存在排放问题,增加了生产成本。本实验针对以上问题,结合新型过程强化设备,制备了分散度较好,粒径分布窄的球形碳酸钙,研究结果如下:(1)选择碳化法适用的赖氨酸体系,并通过单一变量法研究温度、赖氨酸-钙浓度、定-转子反应器转速、CO2气量、循环液量、赖氨酸用量等因素对碳酸钙形貌和粒径的影响,通过观察晶体表面形貌,研究各个操作参数对产品粒度、分散度及晶型的影响,确定了最优的球形碳酸钙产品制备条件。结果表明,碳酸钙粒径在定-转子反应器制备中极大改善;温度、赖氨酸用量、定-转子反应器转速对晶型有较大影响;随着CO2气量增大、循环液量增大、定-转子反应器转速增加及体系浓度增大产物粒径减小。最终制备了球形、微米级碳酸钙,粒径主要分布在2～3 μm。(2)通过研究不同pH条件下产品的晶型及溶液电导率变化、最佳pH条件下制备的球形碳酸钙产品形貌,研究了不同pH条件下赖氨酸溶液中碳酸钙的生长方式。结果表明,赖氨酸溶液的不同碱度对产品晶型有较大影响,在体系pH=8.5时,结晶诱导时间、晶体生长时间最长,制备的碳酸钙球霰石含量最高;赖氨酸不同的解离形式对反应产物有较大影响,α-氨基的解离程度与球霰石稳定能力正相关。(3)为了循环利用滤液中的氨基酸,减少排放及成本,本文创新性的提出了对赖氨酸溶液进行了再生方法。研究表明,赖氨酸的提钙量在碳化反应前后受到溶液氢离子含量的影响;循环母液中赖氨酸浓度损耗量较低,溶液存放时间较长,草酸消耗量低,可多次重复利用,大大降低了制备球形碳酸钙时的添加剂消耗量,可用于在高浓度条件下制备球形碳酸钙。本论文基于碳化法制备了球形碳酸钙,工艺过程有以下优点:通过定-转子反应器制备了分散度好,形貌完好,分散度较高的球形碳酸钙,相较于其他碳化工艺的产品,产品质量有较大的提升;通过添加草酸再生赖氨酸溶液,可在高浓度操作条件下循环利用赖氨酸溶液,除少量赖氨酸损耗及草酸损耗外,没有产生过多的成本。本工艺路线具备低排放、环境友好、成本低、产能大、产品性能优异及易于实现工业生产等优点,为工业化制备球形碳酸钙提供了可行途径。