CN101891229A - 一种利用电石渣制备高纯超细碳酸钙的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用电石渣制备高纯超细碳酸钙的方法，该方法包括步骤有：将电石渣粉碎、过筛、微波辅助加热燃烧以进行预处理；与浓度为1.2～2.0mol/L的氯化铵溶液或硝酸铵溶液混合、以进行浸取，接着过滤得滤液；加入水溶性离子液体，得混合溶液；将混合溶液与碳酸氢铵溶液混合，在微波辐射作用下搅拌，过滤得碳酸钙固体；接着用蒸馏水洗涤2～3次；最后置于95～105℃温度下干燥，得粉体状碳酸钙。本发明不会造成对环境的第二次污染；碳酸钙粉体的分散性好，粒径在30～200nm之间，纯度均在99.2％以上。完全符合橡胶、塑料、涂料工业生产的要求。并且在碳酸钙制备的过程中实现了浸取剂以及水的循环利用，降低了生产成本。

Description

一种利用电石渣制备高纯超细碳酸钙的方法

技术领域

本发明涉及利用电石渣制备高纯超细碳酸钙的方法。

背景技术

电石渣是电石水化制取乙炔气体后产生的一种工业废渣。其年产生量已逾千万吨，历年累积的电石渣则上亿吨。电石渣浆的含水量大、碱性高，且流量大，是主要的污染源之一，故必须对其进行治理或转化利用。由于电石渣的主要成分是氢氧化钙[Ca(OH)₂]，因此，在对其治理和转化利用中，大多用它来制备碳酸钙(CaCO₃)了，原因是不同行业对各种碳酸钙的需求量大，故其附加值相对较高。目前，用电石渣制备碳酸钙、乃至超细碳酸钙的，已有其优点各异的多种方法，其中，授权公告号为CN100390064C、名称为《用电石渣制备超细碳酸钙的方法》就是其中之一。该方法是利用氯化铵(NH₄Cl)作为浸取剂，以制得氯化钙溶液；然后，在添加了改性剂硬脂酸钠的条件下，向氯化钙溶液中通入CO₂气体；通过调节pH值和反应温度，就能够最终得到超细碳酸钙。然而，该方法却存在浸取的过程中有难闻的臭味，对环境与操作人员健康造成不利影响的问题；并且该方法所得碳酸钙产品的粒径也较大，纯度也不高。

发明内容

本发明的目的是，提供一种在用氯化铵浸取过程中，对环境基本无污染；所得产品粒径也更小，纯度更高的利用电石渣制备高纯超细碳酸钙的方法。

为实现所述发明目的，提供这样一种利用电石渣制备高纯超细碳酸钙的方法，该方法与现有技术相同的方面是，所用浸取剂中包括氯化铵溶液，其改进之处是，所用浸取剂之一为硝酸铵溶液，并包括以下步骤：

(1)将电石渣粉碎、并用100目筛过筛，然后300℃～500℃下加热燃烧，以除去电石渣中的残存的挥发性有机物质和杂质(本领域技术人员清楚，它们包括硫化氢、磷化氢、乙炔气体和其他挥发性有机物杂质、残存物)；

(2)将经步骤(1)预处理、并冷却至室温的电石渣，与浓度为1.2～2.0mol/L的氯化铵溶液或硝酸铵溶液混合、并充分搅拌以进行浸取，时间不少于30min；其中，氯化铵溶液或硝酸铵溶液的用量，以得其Ca²⁺离子浓度为1.0～1.5mol/L的氯化钙溶液或硝酸钙溶液为度；

接着过滤，以去除氯化钙溶液或硝酸钙溶液中的铁、镁、铝和硅杂质离子，得滤液；

(3)在第(2)步所得滤液中加入水溶性离子液体，得混合溶液；其中，该水溶性离子液体的用量是所述滤液中氯化钙或硝酸钙质量的0.1～0.5％；

(4)在1～1.8mol/L碳酸氢铵溶液中，加入氨水溶液，以调节该碳酸氢铵溶液的pH值到8～10；

(5)将步骤(3)得到的混合溶液与步骤(4)得到的碳酸氢铵溶液混合，在微波辐射作用下充分搅拌，时间为5～30min，得碳酸钙乳浊液，过滤得碳酸钙固体；其中，碳酸氢铵溶液中的碳酸氢铵和步骤(3)所得混合溶液中的氯化钙或硝酸钙的摩尔比为1.0～1.2∶1.0，微波频率为2450±50MHz，微波功率为800～1000W，微波设定的反应温度为25～55℃；

接着，在碳酸钙固体冷却到室温后，用蒸馏水洗涤2～3次；

(6)将在步骤(5)洗涤后碳酸钙固体，置于95～105℃温度下干燥，得粉体状碳酸钙。

从方案中可以看出，由于本发明在预处理电石渣时，除去了所含的硫化氢、磷化氢以及乙炔气体等杂质和残存物，因此，与现有技术相比较，在接着进行的浸取过程中就不会产生难闻的臭味，故不会对环境造成第二次污染，有利于操作人员的健康。由于本发明是用水溶性离子液体来改善最终产品碳酸钙粉体的分散性的，所以，其粒径比现有技术的更小(验证表明其粒径30～200nm之间)，纯度更高(验证表明其纯度均在99.2％以上)，故完全符合塑料、橡胶、涂料和油漆行业的要求。

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

具体实施方式

一种利用电石渣制备高纯超细碳酸钙的方法，该方法所用浸取剂中包括氯化铵溶液，本发明中浸取剂之一还可以是硝酸铵溶液，并包括以下步骤：

(1)将电石渣粉碎、并用100目筛过筛，然后300℃～500℃下加热燃烧(最好用微波加热燃烧，以提高燃烧速度，缩短燃烧时间)，以除去电石渣中残存的挥发性有机物质和杂质：硫化氢、磷化氢、乙炔气体和其他挥发性有机物杂质、残存物；

(2)将经步骤(1)预处理、并冷却至室温的电石渣，与浓度为1.2～2.0mol/L的氯化铵溶液或硝酸铵溶液混合、并充分搅拌以进行浸取(通常的搅拌速度为200r/min)，时间不少于30min；其中，氯化铵溶液或硝酸铵溶液的用量，以得其Ca²⁺离子浓度为1.0～1.5mol/L的氯化钙溶液或硝酸钙溶液为度；

接着过滤，以去除氯化钙溶液或硝酸钙溶液中的铁、镁、铝和硅杂质离子(以及其他杂质和残存物)，得滤液；

(3)在第(2)步所得滤液中加入水溶性离子液体，得混合溶液；其中，该水溶性离子液体的用量是上述滤液中氯化钙或硝酸钙质量的0.1～0.5％；

(4)在1～1.8mol/L碳酸氢铵溶液中，加入氨水溶液，以调节该碳酸氢铵溶液的pH值到8～10；

(5)将步骤(3)得到的混合溶液与步骤(4)得到的碳酸氢铵溶液混合，在微波辐射作用下充分搅拌(通常的搅拌速度为200r/min)，时间为5～30min，得碳酸钙乳浊液，过滤得碳酸钙固体；其中，碳酸氢铵溶液中的碳酸氢铵和步骤(3)所得混合溶液中的氯化钙或硝酸钙的摩尔比为1.0～1.2∶1.0，微波频率为2450±50MHz，微波功率为800～1000W，微波设定的反应温度为25～55℃；

接着，在碳酸钙固体冷却到室温后，用蒸馏水洗涤2～3次；

(6)将在步骤(5)洗涤后碳酸钙固体，置于95～105℃温度下干燥(通常为4小时)，得粉体状碳酸钙。

进一步讲，水溶性离子液体为[Bmim]Cl、[Emim]Cl、[Bmim]BF₄或[Emim]BF₄。

更进一步讲，在步骤(5)过滤得碳酸钙固体之后，收集所剩滤液；用稀盐酸或稀硝酸将该滤液的pH值调至4～6，并使滤液中氯化铵或硝酸铵的浓度为1.2～2.0mol/L，以作为步骤(2)所用浸取剂来浸取电石渣，实现浸取剂的再循环利用。

本发明按照上述步骤进行过试验验证。各验证例在步骤(1)中，是把粉碎后的电石渣置于微波马弗炉中加热燃烧的。其燃烧温度和时间虽约有不同，但均以能最大限度地除尽电石渣中的硫化氢、磷化氢、乙炔气体和其他挥发性有机物杂质、残存物为度。其余步骤及验证结果见下表：

从验证中可以看出，无论作为最终产物的碳酸钙粉体是什么形态，其粒径均在30～200nm之间，其纯度均在99.2％以上。

Claims (3)

1.一种利用电石渣制备高纯超细碳酸钙的方法，该方法所用浸取剂中包括氯化铵溶液，其特征在于，所述浸取剂之一为硝酸铵溶液，并包括以下步骤：

(1)将电石渣粉碎、并用100目筛过筛，然后300℃～500℃下加热燃烧，以除去电石渣中残存的挥发性有机物质和杂质；

(2)将经步骤(1)预处理的电石渣冷却至室温，然后与浓度为1.2～2.0mol/L的氯化铵溶液或硝酸铵溶液混合、并充分搅拌以进行浸取，时间不少于30min；其中，氯化铵溶液或硝酸铵溶液的用量，以得其Ca²⁺离子浓度为1.0～1.5mol/L的氯化钙溶液或硝酸钙溶液为度；

接着过滤，以去除氯化钙溶液或硝酸钙溶液中的铁、镁、铝和硅杂质离子，得滤液；

(3)在第(2)步所得滤液中加入水溶性离子液体，得混合溶液；其中，该水溶性离子液体的用量是所述滤液中氯化钙或硝酸钙质量的0.1～0.5％；

(4)在1～1.8mol/L碳酸氢铵溶液中，加入氨水溶液，以调节该碳酸氢铵溶液的pH值到8～10；

(5)将步骤(3)得到的混合溶液与步骤(4)得到的碳酸氢铵溶液混合，在微波辐射作用下充分搅拌，时间为5～30min，得碳酸钙乳浊液，过滤得碳酸钙固体；其中，碳酸氢铵溶液中的碳酸氢铵和步骤(3)所得混合溶液中的氯化钙或硝酸钙的摩尔比为1.0～1.2∶1.0，微波频率为2450±50MHz，微波功率为800～1000W，微波设定的反应温度为25～55℃；

接着，在碳酸钙固体冷却到室温后，用蒸馏水洗涤2～3次；

(6)将在步骤(5)洗涤后碳酸钙固体，置于95～105℃温度下干燥，得粉体状碳酸钙。

2.根据权利要求1所述利用电石渣制备高纯超细碳酸钙的方法，其特征在于，所述水溶性离子液体为[Bmim]Cl、[Emim]Cl、[Bmim]BF₄或[Emim]BF₄。

3.根据权利要求1或2所述利用电石渣制备高纯超细碳酸钙的方法，其特征在于，在步骤(5)过滤得碳酸钙固体之后，收集所剩滤液；用稀盐酸或稀硝酸将该滤液的pH值调至4～6，并使滤液中氯化铵或硝酸铵的浓度为1.2～2.0mol/L，以作为步骤(2)所用浸取剂再循环利用。