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电石渣制备微细碳酸钙研究进展

2022-10-11 10:072810粉体技术网
     电石渣作为典型的含钙碱性材料,CaO含量高达80%~90%,是电石水解生产乙炔的副产品,每生产1吨PVC产量约为20吨(90wt%的水含量)。目前电石渣主要用作建材、道路建设、化工等行业的原料,由于电石渣钙质资源丰富,电石渣可以作为生产微细碳酸钙等高附加值材料的主要原料。



目前,利用电石渣制备微细碳酸钙主要包括煅烧消化-碳酸化和钙组分浸取-碳酸化两种方法。早期吴绮文等采用水洗及粗筛的方式将电石渣初步净化,烘干后在一定温度下煅烧,再用80℃的热水进行消化,配制成4~10%的Ca(OH)2溶液,在常温常压下将体积浓度为25%的CO2气体通入浆液并持续搅拌反应,通过调控反应条件制备出平均粒径为35nm的纳米碳酸钙产品,该工艺由于杂质分离不彻底,导致碳酸钙的纯度不足90%。

刘飞等采用盐酸浸取工艺路线,首先使用盐酸对电石渣进行酸化处理,然后与碳酸钠进行均相反应,发现盐酸酸化后会促进碳酸钙晶须的团聚,有助于分布均匀的文石型碳酸钙晶须的合成,其长径比在30~60区间范围。

朱敏等则采用NH4Cl溶液对电石渣进行预处理,后经碳酸化制备纳米碳酸钙,发现在碳化温度为0~5℃,NH4Cl溶液浓度为8%时,电石渣的利用率高达92%以上,经过滤后得到球型纳米碳酸钙平均粒径为30~80nm,该工艺制备产品纯度和白度分别达到98.60%。

Liu等使用柠檬酸盐溶液作为浸取剂浸取电石渣中有效钙组分,利用高纯CO2作为碳酸化反应的碳源,通过上清液的pH值判断反应的终止,研究表明,借助柠檬酸根阴离子的配位作用,可显着提高电石渣中钙浸取效率,在纳米级碳酸钙结晶过程中也表现出强烈的表面效应,导致形成均质单分散方解石颗粒。

此外,我们之前的研究中提出了一种协同处理废电石渣和CO2减排的新方法。硫酸铵((NH4)2SO4)用于有效地将电石渣中的钙浸取到固相CaSO4·2H2O中。随后,在25℃和0.1MPa的温和条件下采用“逐滴碳酸化”控制技术,经多次结晶相变形成粒径在100nm~1μm可控的微细球霰石碳酸钙。

除了利用气-液-固非均相反应路径合成产品碳酸钙之外,Zhang等提出了一种以电石渣和CO2SM(自主开发的碳源)为原料,通过水热均相反应的方式,在80~120℃范围内制备微细碳酸钙微球,其中CO2SM释放的EDA和EG对碳酸钙微球的形貌和结晶相具有重要的控制作用。另外,过滤后的无碳酸钙沉淀的溶液还可以重复用于吸收CO2

采用电石渣替代传统的煅烧石灰石原料减少了粉尘和资源的浪费,既解决了废弃电石渣的污染,又获取了高附加值碳酸钙产品,但其中残碳、Fe2O3、Al2O3、MgO等杂质存在是制约其高值化利用的关键因素,因此,合适的电石渣杂质预处理工艺以及辅助剂筛选,是提高微细碳酸钙产品质量主要科学问题。

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