碳酸钙晶须是一种人工合成的单晶材料,由于其原料价格低廉并且分布广泛,加上碳酸钙晶须本身晶体结构接近理想晶体,机械强度等力学性能也接近单晶的力学性能,加上其在白度、耐热性、耐磨性等方面的性质优于一般材料,因此在很多领域有着很好的应用前景。碳酸钙晶须的工业化生产在国外如日本、欧美比较成熟,而我国碳酸钙晶须的工业化生产还很不成熟,依旧停留在实验室制备阶段,主要存在纯度较低、成本高等方面的问题。因此本研究中主要研究碳酸钙晶须制备过程中重要的影响因素以及对现有的制备工艺进行优化,从而制备出具有更高纯度以及在循环母液制备过程中参数更稳定的晶须,为工业化生产碳酸钙晶须提供理论基础和技术支持。本论文中用氯化镁作为晶型控制剂,并采用目前技术最为成熟且最有望实现工业化生产的碳化法来进行碳酸钙晶须的制备。在实验室阶段,首先研究了碳酸钙晶须生长三阶段历程,并分析了镁离子在晶须生长过程中的重要作用,发现反应过程中生成的氢氧化镁对于碳酸钙晶须的制备起着重要的凝聚晶核、控制晶型以及通过降低体系中碳酸钙过饱和度来提升纯度的作用。此外,本论文通过对碳酸钙晶须生长历程的分析,找到了改善晶须生长、提升纯度的工艺优化方法。一种方法是在通过在反应后期补加一定量氢氧化钙悬浮液,促进文石相晶须后期阶段的继续生长,来提升文石相晶须的相对含量从而提高晶须纯度,具体研究了氢氧化钙补加量对于碳酸钙晶须的长径比及纯度的影响。另外一种方法是采用气体分散器改善CO₃^2-分散性,相较传统通气管通气,气体分散器可以使气体以小气泡的形式进入到体系中,使得气体分子具有更大的液气界面能从而促进其传质及扩散,抵消管通气方式导致的局域过饱和度过高的问题,从而提升晶须纯度,研究了不同孔径气泡石作为气体分散器制备晶须的纯度。另外循环母液制备晶须过程中由于碳化结束得到的母液并不是理想的氯化镁溶液,存在Ca²⁺残留以及Mg²⁺流失,因此对母液进行镁钙离子含量的滴定以及相应的补加,达到最佳的离子浓度对于循环制备的晶须纯度可以起到稳定作用,因此研究了滴定及补加的方法提高循环母液制备晶须的纯度及长径比的稳定性。通过采用上述两种工艺优化方法,最终将碳酸钙晶须的纯度提高到99.5%以上,并且采用循环母液制备的晶须纯度稳定,母液10次循环制备的晶须纯度也稳定在99.5%以上。此外,以实验室阶段制备晶须的工艺优化结果为基础,本论文还将碳酸钙晶须的制备放大到工业小试的规模,小试阶段采用循环母液制备碳酸钙晶须,母液进行了12次循环,制备出纯度高于96%,产率大于93%,长径比稳定的晶须,符合市场需要。