電石渣制備碳酸鈣的設備圖 HLMX超細電石渣粉立式磨粉機

電石渣是電石制取聚氯乙烯（PVC）、乙炔氣體時產(chǎn)生的工業(yè)廢渣。電石渣中主要的物質(zhì)為氫氧化鈣，還含有少量的無機雜質(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。電石渣中的顆粒十分的微小，粒徑大概在10-15μm；電石渣的pH值大概能夠達到12.5左右，呈現(xiàn)比較強的堿性。因此以電石渣為原料生產(chǎn)高需求量的超細活性碳酸鈣，無疑是處理電石渣最好的途徑。

1、電石渣的預處理

電石渣經(jīng)HLMX超細立磨制成超細粉后得到電石渣粉，電石渣粉預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)。

實驗表明，電石渣經(jīng)105℃干燥的效果最好。在這種預處理方式下所得Ca（OH）2回收率和碳酸鈣白度最高。

2、電石渣的浸出

許多金屬氫氧化物是不溶性陽離子物質(zhì)，只要控制一定的堿性條件，可使體系中的金屬陽離子有選擇性的沉淀。根據(jù)溶度積原理，在浸取的過程中，pH控制在一定范圍以內(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

高傳平等采用鹽酸對電石渣進行雜質(zhì)處理后得到球形超細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。喬葉剛等采用一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

盧忠遠等將電石渣加入質(zhì)量分數(shù)為J%、過量30%的NH4Cl的溶液中反應，CaCO3的回收率最高達99%，所合成的碳酸鈣為針狀文石型碳酸鈣。

（3）甘氨酸浸出

袁可等采用甘氨酸水溶液將電石渣中的有效鈣轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄缘母拾彼徕}，通過碳化，合成出球形碳酸鈣。其工藝與氯化錢工藝非常相似，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，這可能是因為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料，CO2為碳源，制備納米碳酸鈣。在其制備過程中，研究原料的濃度、CO2氣體的濃度、CO2氣體的流速、反應溫度、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，在一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-Hwan Bang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，并研究了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流量的增加會減小碳酸鈣粒子的尺寸，可能的原因是CO2流量的增加使得剪切速率變大并且增加了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

Yu Dong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。通過控制這些參數(shù)：表面活性劑的種類、陳化時間以及W0（水與表面活性劑的摩爾比）得到了很多新穎的形貌，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增加會使得碳酸鈣粒子形狀不規(guī)則，達到一定量后不會形成微乳液。

Fang-zhi Huang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，得到了很多新穎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。這些不同晶相的特殊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，合成得到具有特殊形貌和結(jié)構(gòu)的無機或者有機一無機雜化材料。

（3）碳酸銨碳化

張宏等采用以下實驗工藝條件：浸取液Ca2+濃度為0.85mol/L，（NH4）2CO3：CaCl2=0.95:1（物質(zhì)的量比），反應溫度位15℃，合成得到碳酸鈣的晶形為立方體，平均粒徑為50nm。實驗過程發(fā)現(xiàn)，Ca2+濃度在1mol/L以下，隨著濃度的增加粒徑線性下降，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)的去除是非常不利的。

聞琨等以電石渣為原料、氯化銨溶液為浸取劑、碳酸銨為碳化劑、檸檬酸為晶行控制劑，采用液相法制備了高純度的納米級碳酸鈣。考察了鈣濃度、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，為純凈的方解石晶型。

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