輕質碳酸鈣的制備方法以及優缺點?2021年度綠色礦山科學技術獎（非金屬礦、礦物材料相關領域）申報工作由中關村綠色礦山産業聯盟非金屬礦專委會負責組織評審，申報請關注V信公衆号“粉體技術網”，我來為大家講解一下關于輕質碳酸鈣的制備方法以及優缺點?跟着小編一起來看一看吧!

輕質碳酸鈣的制備方法以及優缺點

2021年度綠色礦山科學技術獎（非金屬礦、礦物材料相關領域）申報工作由中關村綠色礦山産業聯盟非金屬礦專委會負責組織評審，申報請關注V信公衆号“粉體技術網”。

　　電石渣鈣質資源含量豐富，且具有顆粒分散性好、比表面積大、孔隙結構大、溶解速度較快和熱分解溫度低等特點，可作為優良的二次鈣基資源用于建工建材、化工産品和環保治理等方面，不僅可解決電石渣處置問題，同時還有助于降低原材料成本，實現二次資源的綜合利用。　　　　1、電石渣制備氧化鈣　　　　PVC生産過程中，CaC2的鈣質組分未進入下遊産品中，因此将電石渣粉末制成塊狀CaO并用于制備電石（CaC2），是實現“電石渣→氧化鈣→電石”循環利用的良好選擇。　　　　在傳統循環制備CaC2的過程中，顆粒大、強度低的CaO會降低CaC2制備過程中的反應速度，使反應不充分，從而導緻工業生産過程需要較長時間（1～2h）和較高的反應溫度（2200℃），造成能源消耗大、生産成本高，并排放大量CO2。該過程中最關鍵的問題是提升燒結過程中塊狀CaO的熱強度以及提高電石渣純度。　　　　目前一般通過使用不同的黏結劑和調整工藝條件來提高球團礦強度，Zhang等發現H3PO4可細化CaO粒徑，并通過高溫熔融形成Ca3（PO4）2，磷酸鹽的形成導緻CaO顆粒緊密接觸，增強了鈣塊的表面親和力和緻密性，有效提高了CaO的高溫抗壓強度，但也會産生PH3有毒氣體，造成二次污染；除了利用黏結劑提高強度外，兩步燒結法可提高材料的緻密性，得到更小晶粒尺寸的CaO；同時改變焙燒條件也有助于提高強度，但過度燒結會與雜質産生結晶，從而降低電石渣中CaO的活性。　　　　目前，利用電石渣制備高純CaO包括物理和化學2種方法。物理法純度低，限制了其用途；化學法可保證純度，但成本高且工藝複雜；張萬友等通過使用氯化铵和鹽酸對電石渣進行兩步提純提取CaO，解決了成本與純度的限制，可有效解決電石生産過程鈣資源循環利用問題，但會引發二次污染。使用電石渣制備的高純CaO，可用作高級有機鈣的合成原料，但工藝過程較複雜，不易控制且成本較高，制備過程同時會産生廢渣，造成二次污染。　　　　2、電石渣制備納米碳酸鈣　　　　納米碳酸鈣廣泛應用于橡膠、塑料、造紙、油墨等領域，市場潛力巨大，工業上主要采用碳化法生産納米碳酸鈣，通過煅燒石灰石制得CaO，經消化處理并對懸浮Ca（OH）2進行粉碎，加入晶型控制劑，通入CO2碳化、脫水、表面處理後得到納米碳酸鈣，此過程中會産生廢氣（CO2）、廢水（白水）以及廢渣，最終導緻産品質量降低，減少或實現三廢的零排放、提高納米碳酸鈣質量是面臨的關鍵問題，而電石渣完全符合以廢治廢的環保理念。　　　　目前，利用電石渣制備納米碳酸鈣主要包括煅燒消化、鹽酸浸取和氯化铵浸取3種方法。李銳等采用煅燒加壓消化的工藝路線，使電石渣在加壓碳化反應器中與CO2煙氣反應，得到球形納米碳酸鈣（60nm），該工藝既解決了CO2廢氣的污染，又得到了高附加值産品；劉飛等采用鹽酸浸取工藝路線，采用pH=8的鹽酸對電石渣進行酸化處理後，與碳酸鈉進行複分解反應，結果表明酸化後的電石渣會促進碳酸鈣晶須的團聚、粗制叉枝現象的發生，最終得到分布均勻、具有較高的長徑比（30～60）的文石型碳酸鈣晶須，經與高純原料對比發現，電石渣制備的納米碳酸鈣符合國家标準，并緩解了電石渣帶來的污染，此工藝為制備納米碳酸鈣提出了一種有效的工藝路線。　　　　朱敏等采用氯化铵對電石渣進行預處理，後經碳化制備納米碳酸鈣，結果表明，在氯化铵溶液濃度為8%時，電石渣的利用率達92%以上，經過濾後得到球型納米碳酸鈣（平均粒徑為38nm），該工藝制得産品純度和白度分别達99.65%和98.60%，解決了雜質對納米碳酸鈣造成純度低和白度差的問題，為後續工業化應用提供了一條良好的工藝路線。　　　　此外，部分學者還針對溫度等不同工藝條件對超細納米碳酸鈣形貌、晶型的影響規律進行了研究，得到球狀（90nm）、類球狀（70nm）和針狀（80nm）納米碳酸鈣，均滿足《超微細碳酸鈣GB/T19590—2004》的質量要求。同時，使用化學添加劑可控制晶核的形成和生長速度，加入添加劑後晶體表面的活性部位被占據，可使碳酸鈣各晶面生長速度減慢，抑制CaCO3的晶體生長，并改變晶體形态，制備得到超細CaCO3。　　　　為了實現納米碳酸鈣工業制備，MAO等采用噴射反應器生産納米碳酸鈣，使用射流方式和高速攪拌實現CO2細化，使氣液充分接觸，增強氣液間的傳質，通過控制氣體流量完成氣液反應，最終實現連續的碳化過程，為電石渣連續制備高附加值納米碳酸鈣提供了一種新方法。　　　　綜上，利用電石渣制備納米碳酸鈣時利用了大量CO2，同時可實現電石渣高附加值利用，但其通過化學添加劑表面改性時易産生廢水，不處理将會導緻二次污染，後續需要進一步對反應副産物進行綜合考量，以實現電石渣循環利用。　　　　電石渣制備化工産品是以資源循環利用為目的，開發綠色過程、降低技術成本将是未來研究的重點。制備高純度氧化鈣時，改變焙燒條件有助于提高塊狀氧化鈣的熱強度，但降低了電石渣中鈣基的活性，導緻電石渣利用不充分，又因為電石渣含有S等雜質，可能會影響循環制備的電石質量，因此用量不宜過多；制備高附加值納米碳酸鈣時，雖然替代石灰石減少了粉塵和資源的浪費，但電石渣預處理過程中需要水洗和高溫煅燒，工藝仍過于複雜且能耗高，不利于廣泛應用，因此高效、低成本的預處理除雜、碳化和表面改性的新工藝，對于納米碳酸鈣的制備具有重要意義。　　　　資料來源：《趙立文,朱幹宇,李少鵬,等.電石渣特性及綜合利用研究進展[J].潔淨煤技術,2021,27(03):13-26》，由【粉體技術網】編輯整理，轉載請注明出處！