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工业固废可控制备异形碳酸钙及其在PP中的应用探索

2022-10-12 09:593520钙帮
       磷石膏是湿法磷酸生产企业排放的废渣,生产1吨磷酸(以100%P2O5计)就产生4.8~5.0吨磷石膏。目前,世界磷石膏产量已超2.8亿吨,而我国的产量也已超过5千万吨,但综合利用率不到30%。  

当前,磷石膏主要作为水泥缓凝剂、石膏砖等建筑材料使用,但磷石膏含磷、氟等杂质的特性,严重制约了其在建筑行业的大量使用。因此,急需开发不同的途径扩大磷石膏的综合利用。

1、利用磷石膏制备轻质碳酸钙技术现状  

碳酸钙已被广泛应用于塑料、橡胶、造纸、化妆品、医药等与国民经济发展密切相关的各个领域,市场规模巨大,且产品具备功能化发展潜力。磷石膏碳化法制备碳酸钙是以磷石膏为Ca2+源,在反应体系中通入CO2得到CO32-源,二者结合生成碳酸钙沉淀,经过分离、脱水及干燥工艺后得到较纯的碳酸钙。该方法对磷石膏的利用主要分直接利用和间接利用两类。  

(1)磷石膏直接法制备碳酸钙   

直接法是指用碱液将磷石膏中的Ca2+溶解出来,与CO32-反应生成碳酸钙沉淀,按反应步骤分为二步法和一步法两类。  

二步法:先将二氧化碳通入强碱(NH4OH或NaOH)溶液中制得碳酸盐(NH4)2CO3或Na2CO3溶液,随后加入磷石膏,在20~60℃、pH值11~13等条件下,通过水热合成法生成碳酸钙沉淀。  
一步法:将磷石膏溶解于强碱溶液中,并持续通入二氧化碳,在20~180℃、pH值8~13等条件下持续生成碳酸钙沉淀,直至反应完全。    
(2)磷石膏间接法制备碳酸钙  
间接法是将磷石膏在800~1000℃下高温烧结后制得以CaO为主要成分的工业副产石膏钙渣,加水消化,经分级除杂后得到石灰乳液,匀速通入二氧化碳,在50~60℃、石灰乳质量分数为9.8%~16.4%等条件下生成碳酸钙沉淀。  
目前,利用磷石膏以碳化法制备碳酸钙,以直接法为主。随着二氧化碳气体的持续通入,磷石膏被不断转化,较为方便;但该法对反应条件较为敏感,尤其是二步法,当温度较高时,碳酸盐中的二氧化碳会逸出,影响反应进程。间接法操作较为简单,缺点是能耗大,不符合国家绿色节能的产业政策。  

2、利用磷石膏制备轻质碳酸钙常见问题   

作为一项较新颖的工业技术,磷石膏制备轻质碳酸钙还有一些技术难题需要进一步研究。例如,提高碳酸钙生产率(钙离子分离技术研究),降低生产成本,降低生产能耗,提高不同产物梯度应用,制备工艺全流程考察等。  

3、利用磷石膏制备轻质碳酸钙解决方案   
目前,是否有一套成熟的磷石膏制备轻质碳酸钙技术?11月17~18日,第二届全国碳酸钙产业高值化发展交流大会将在河南·南阳举行,届时西南科技大学博士后、硕士生导师丁文金将在大会上做“工业固废可控制备异形碳酸钙及其在PP中的应用探索”主题报告,从原料的基本物化属性出发,为大家逐步解开钙质固废制备高纯碳酸钙关键技术中潜藏的难题,为企业发展助力。    

丁文金,博士后,硕士生导师。主要研究方向为;固体废弃物的资源化评价与高质化利用;CO2的矿物碳酸化固定。  

近年来,作为项目负责人主持各类课题8项,作为主研人员参与各类项目十余项。以责任作者发表SCI论文10余篇,其中JCR1区7篇,参与编写专著1部。以第一发明人申请中国发明专利18项,合作申请发明专利16项,已授权3项。应邀担任部分国际SCI期刊审稿人,中国硅酸盐协会矿物材料分会青年理事,美国SME协会会员,多次应邀在国际、国内学术会议上作学术报告。
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