電石渣制備碳酸鈣工藝研究

/電石渣制備碳酸鈣工藝討論電石渣堆場電石渣是電石制取聚氯乙烯（PVC）、乙炔氣體時(shí)產(chǎn)生的工業(yè)廢渣。電石渣中重要的物質(zhì)為氫氧化鈣，還含有少量的無機(jī)雜質(zhì)，比如MgO、FeO和SiO2等，由于電石渣內(nèi)含有少量的C、S、P等雜質(zhì)使其呈現(xiàn)灰白色，并伴有濃烈的刺鼻味道。電石渣中的顆粒非常的微小，粒徑大約在10—15m；電石渣的pH值大約能夠達(dá)到12.5左右，呈現(xiàn)比較強(qiáng)的堿性。因此以電石渣為原材料生產(chǎn)高需求量的超細(xì)活性碳酸鈣，無疑是處理電石渣最好的途徑。1、電石渣的預(yù)處理電石渣漿的預(yù)處理方式直接影響到CaCO3產(chǎn)品質(zhì)量的好壞和電石渣的利用率。一般電石渣的預(yù)處理方式包括兩種，105℃下干燥和530℃下鍛燒。選擇105℃下干燥一方面可以除去電石渣內(nèi)的水分，另一方面可以使電石渣內(nèi)的有機(jī)物和揮發(fā)性雜質(zhì)分解，從而可以減小碳酸鈣成品中雜質(zhì)的含量。530℃下鍛燒一方面是使電石渣內(nèi)的氫氧化鈣分解成氧化鈣，另一方面使電石渣內(nèi)的金屬化合物轉(zhuǎn)換成難溶物質(zhì)。試驗(yàn)表明，電石渣經(jīng)105℃干燥的效果最好。在這種預(yù)處理方式下所得Ca（OH）2回收率和碳酸鈣白度最高。2、電石渣的浸出很多金屬氫氧化物是不溶性陽離子物質(zhì)，只要掌控肯定的堿性條件，可使體系中的金屬陽離子有選擇性的沉淀。依據(jù)溶度積原理，在浸取的過程中，pH掌控在肯定范圍以內(nèi)，就可以使Mg2+、Fe3+、Mn2+等雜質(zhì)離子先形成氫氧化物沉淀，而Ca2+達(dá)不到Ca（OH）2的溶度積仍留在溶液中，過濾掉沉淀即可得到不含鎂、鐵、錳雜質(zhì)的精制Ca2+溶液。（1）鹽酸浸出高傳公平采納鹽酸對電石渣進(jìn)行雜質(zhì)處理后得到球形超細(xì)CaCO3，所得碳酸鈣純度大于98%，白度大于97，平均晶粒尺寸為45nm，電鏡平均粒徑約為80nm，比表面積約為32m2/g。喬葉剛等采納肯定濃度的鹽酸溶解電石渣，過濾除去不溶性雜質(zhì)，使CaCl2溶液得到凈化。（2）氯化銨浸出盧忠遠(yuǎn)等將電石渣加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為J%、過量30%的NH4Cl的溶液中反應(yīng)，CaCO3的回收率最高達(dá)99%，所合成的碳酸鈣為針狀文石型碳酸鈣。（3）甘氨酸浸出袁可等采納甘氨酸水溶液將電石渣中的有效鈣變化為可溶性的甘氨酸鈣，通過碳化，合成出球形碳酸鈣。其工藝與氯化錢工藝特別相像，但在氯化銨體系中，所制備的碳酸鈣形貌為立方形，而在甘氨酸體系中，碳酸鈣的形貌則為球形。兩者形貌完全不同，這可能是由于甘氨酸對碳酸鈣的形貌有抑制作用。3、碳酸鈣的制備（1）CO2碳化吳琦文等以電石渣為原材料，CO2為碳源，制備納米碳酸鈣。在其制備過程中，討論原材料的濃度、CO2氣體的濃度、CO2氣體的流速、反應(yīng)溫度、攪拌速率以及添加劑的用量對碳酸鈣產(chǎn)品粒徑和晶型的影響，結(jié)果表明：原材料的濃度、CO2濃度和流速對碳酸鈣平均粒徑有略微的影響，在肯定的條件下可制備顆粒粒徑為50nm、平均晶粒尺寸約30nm的方解石型納米碳酸鈣顆粒。Jun—HwanBang等利用CO2微氣泡發(fā)生器合成得到小尺寸、高比表面積的碳酸鈣，并討論了Ca（OH）2濃度、電解質(zhì)的量、CO2流量和注入方式對碳酸鈣的尺寸、比表面積的影響。結(jié)果表明：CO2流量的加添會(huì)減小碳酸鈣粒子的尺寸，可能的原因是CO2流量的加添使得剪切速率變大并且加添了CO2的分散；使用MBG（微氣泡發(fā)生器）注入CO2要比常規(guī)的泡沫發(fā)生器制得的碳酸鈣粒子更小。（2）碳酸鈉碳化YuDong等利用微乳液作為合成途徑，以碳酸鈉為碳源，可控的得到不同形貌的碳酸鈣。通過掌控這些參數(shù)：表面活性劑的種類、陳化時(shí)間以及W0（水與表面活性劑的摩爾比）得到了很多新奇的形貌，納米棒、六角圓片以及類鏡頭像結(jié)構(gòu)。碳酸鈉和氯化鈣量的加添會(huì)使得碳酸鈣粒子形狀不規(guī)定，達(dá)到肯定量后不會(huì)形成微乳液。Fang—zhiHuang等以碳酸鈉為碳源，通過加入可溶性添加物的正向微乳液得到不同形貌的碳酸鈣粒子。當(dāng)在甘氨酸修飾的正向微乳液下，碳酸鈣生成中空的微球粒子，然而在Mg2+修飾的正向微乳液下，得到了很多新奇的分層霞石碳酸鈣晶體，比如軸型霞石碳酸鈣、圓片霞石碳酸鈣等等。這些不同晶相的特別形貌碳酸鈣可能是由于碳酸鈣的前體（球形的或者片狀的納米粒子）在雙重的模版下，自發(fā)組裝形成的，意味著我們可以在雙重模版下，通過仿生合成手段，合成得到具有特別形貌和結(jié)構(gòu)的無機(jī)或者有機(jī)一無機(jī)雜化材料。（3）碳酸銨碳化張宏等采納以下試驗(yàn)工藝條件：浸取液Ca2+濃度為0.85mol/L，（NH4）2CO3：CaCl2=0.95:1（物質(zhì)的量比），反應(yīng)溫度位15℃，合成得到碳酸鈣的晶形為立方體，平均粒徑為50nm。試驗(yàn)過程發(fā)覺，Ca2+濃度在1mol/L以下，隨著濃度的加添粒徑線性下降，1mol/L以上則變化不明顯；并且，Ca2+濃度在1mol/L以上，對電石渣中雜質(zhì)的去除是特別不利的。聞琨等以電石渣為原材料、氯化銨溶液為浸取劑、碳酸銨為碳化劑、檸檬酸為晶行掌控劑，采納液相法制備了高純度的納米級碳酸鈣?？疾炝蒜}濃度、檸檬酸的用量、碳化溫度三種因素對碳酸鈣晶型和粒徑的影響，結(jié)果表明：鈣濃度為0.6mol/L、檸檬酸與碳酸鈣質(zhì)量比為0.03、碳化溫度為12℃為最佳工藝，所得碳酸鈣粒徑為40—60nm，為純潔的方解石晶型。4、電石渣碳酸鈣在塑料中的應(yīng)用聚丙烯董衛(wèi)龍等以電石渣為原材料，丙酸或氯化銨為浸取劑提取電石渣內(nèi)的Ca2+離子，并分別采納液相法和微乳法制備碳酸鈣。采納微乳液法得到的超細(xì)活性碳酸鈣與浙江菱化活性鈣、納米鈣三種碳酸鈣填充PP，力學(xué)性能結(jié)果表明：隨著碳酸鈣含量的加添，力學(xué)性能都顯現(xiàn)了明顯地降低，但是電石渣制備