
从热力学角度来看,温度升高,体系中CO2溶解度和Ca(OH)2的溶度积都降低,降低液相中的过饱和度,晶体的成核与生长速率降低,不利于碳化反应的进行。而且碳化过程是一个放热反应,因此温度升高时,平衡左移;但从动力学角度分析,温度升高,加速了CO2与OH-生成CO32-的反应,并且提高了整个扩散步骤的传质系数,这对提高碳化速度是有利的。
但是温度较高时,晶体成核速率小于生长速率,有利于晶体长大,形成较大粒径的碳酸钙晶体,并且温度过高,晶体各晶面的生长激活能会发生变化,从而使得晶体的形貌发生变化,颗粒凝聚生长,形成粒径较大的二次粒径,不利于控制晶体形貌。
立方形纳米碳酸钙碳化过程一般控制在30℃以下,碳化过程的低温主要靠冷却水或者冷冻剂维持,能耗较大。为了充分利用生产过程的反应热,国内部分科研工作者提出了非冷冻碳化的工艺,并在其它形貌碳酸钙合成中取得了成功。
胡庆福等人在起始温为35℃终点温度为75℃的条件下成功制备了粒度分布均勾,粒径为10-20nm,长短径比为15-20,比表面积90m2/g的针状纳米碳酸钙。非冷冻碳化法窑气的入塔温度为50-60℃,窑气携带的余热得到了有效的利用。碳化反应釜安装在通风处,靠着自然冷却排走大部分反应热,使得碳化反应前期在较低的温度、后期在较高的温度下进行,最终碳化反应后CaCO3悬浮液的温度为60-70℃。