CN107021512A - 一种利用电石渣制备纳微尺度碳酸钙微粒的方法 - Google Patents

一种利用电石渣制备纳微尺度碳酸钙微粒的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107021512A
CN107021512A CN201610060697.0A CN201610060697A CN107021512A CN 107021512 A CN107021512 A CN 107021512A CN 201610060697 A CN201610060697 A CN 201610060697A CN 107021512 A CN107021512 A CN 107021512A
Authority
CN
China
Prior art keywords
particulate
caco
carbide slag
nano
micro scale
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610060697.0A
Other languages
English (en)
Inventor
张建斌
郭波
沙峰
李强
马良
赵博生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Inner Mongolia University of Technology
Original Assignee
Inner Mongolia University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inner Mongolia University of Technology filed Critical Inner Mongolia University of Technology
Priority to CN201610060697.0A priority Critical patent/CN107021512A/zh
Publication of CN107021512A publication Critical patent/CN107021512A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D7/00—Carbonates of sodium, potassium or alkali metals in general
    • C01D7/07—Preparation from the hydroxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
    • C01P2002/82—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by IR- or Raman-data
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/04—Particle morphology depicted by an image obtained by TEM, STEM, STM or AFM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

本发明是一种利用工业固体废弃物电石渣和二氧化碳储集材料(CO2SM，专利申请号201410578343.6)制备纳微尺度CaCO3微粒的方法。该方法以工业固体废弃物电石渣为原料，将其饱和溶液与CO2SM混合，在特定的条件下，能够快速、高效地合成形貌均一、晶型相同的纳微尺度CaCO3微粒。将反应后的溶液进行过滤，向滤液中再通入CO2气体和添加适量电石渣，可再次生成相同晶型的CaCO3微粒，实现过程的绿色循环。在此过程中，CO2SM释放的乙二胺和乙二醇类多元醇可作为导向剂来控制CaCO3微粒的成核、结晶和生长过程。由于该方法具有快速、高效、可循环制备纳微尺度CaCO3微粒，以及合成成本低廉等优势，可极大地促进CO2和工业固体废弃物电石渣资源化利用技术的发展。

Description

一种利用电石渣制备纳微尺度碳酸钙微粒的方法
技术领域
本发明是一种利用工业固体废弃物电石渣和将温室气体CO2快速捕集后的产物二氧化碳储集材料(CO2SM)制备碳酸钙(CaCO3)微粒的方法。属于环境保护和材料技术领域。
背景技术
全球气候变暖已成为国际热点问题，CO2因具有温室效应被普遍认为是导致全球气候变暖的重要原因之一。如何减少CO2排放，降低大气中CO2浓度是人类面临的共同难题。在前期专利(专利申请号201410578343.6)中，CO2已被高效地固定为一种新型的固态CO2SM，如何实现其高值化利用是本专利发展的重点。CO2矿物碳酸化隔离是一种有商业应用潜力、能够大规模处理CO2的方法，也是国家重点发展的CO2利用技术之一。
碳酸钙作为一种增韧补强效果优异的无机功能性填料，已被广泛应用于橡胶、塑料、造纸、涂料、医药、生物、油墨、润滑油等领域。当前碳酸钙产品多以石灰石为原料，不仅破坏环境，而且原料储量越来越少，无法满足市场需求。另外，不同微观形貌的碳酸钙产品的性能和应用领域各异，如球状碳酸钙适宜作为造纸填料、立方状碳酸钙对塑料应用效果最佳，具有独特优点的链状碳酸钙适用于橡胶行业。特殊形貌和性能的纳微尺度碳酸钙产品将是未来的发展方向之一。添加晶型诱导剂是制备不同形貌碳酸钙产品的主要途径之一，但是晶型诱导剂用量大，价格昂贵，导致生产成本高，不利于大规模工业化生产。
电石渣是氯碱行业制取C2H2气体后产生的碱性废渣(pH＞12)，我国每年产生量高达1800万吨，利用率极低(＜30％)，而大量堆积会污染空气、土地和地下水等。尽管其可制备化工产品(如高碳钙)、新型材料(如硬硅钙石保温材料)和环境材料(如处理酸性废水)等，但是产品的附加值不高。如能使电石渣中的丰富钙质(Ca(OH)2的质量分数为80％～90％)得到充分利用，不仅可以变废为宝，也可以为日益贫瘠的石灰石资源找到替代品。为此，本专利选择以廉价的电石渣为原料，将其饱和溶液与CO2SM混合，快速、高效地合成纳微尺度的CaCO3微粒。这对于我国CO2和电石渣利用技术的发展具有非常重要的实际意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用电石渣和CO2SM制备纳微尺度CaCO3微粒的方法。
本发明快速制备纳微尺度CaCO3微粒的方法，对电石渣中的Ca(OH)2含量没有特殊要求，但是，为了得到更好形貌的CaCO3微粒，优选电石渣中Ca(OH)2含量应大于70wt％。
本发明制备纳微尺度CaCO3微粒的基本原理说明如下：
EGs(和/或EDA)+Ca2+→EGs-Ca2+(和/或EDA-Ca2+) (1)
EGs(和/或EDA)+CO3 2-→EGs-CO3 2-(和/或EDA-CO3 2-) (2)
EGs-Ca2+(和/或EDA-Ca2+)+EGs-CO3 2-(和/或EDA-CO3 2-)
→CaCO3+EGs(和/或EDA) (3)
通过上述机制，可实现纳微尺度CaCO3微粒的有效合成。
具体实施方式
下面结合具体的实施方案来描述本发明，即一种利用电石渣和CO2SM制备纳微尺度CaCO3微粒的方法。具体实施方式如下：
实施例1：
将电石渣配制成饱和溶液，并与CO2SM混合于反应釜中，搅拌均匀，在80℃下反应1h，过滤、以蒸馏水洗涤、100℃下真空干燥5h，获得CaCO3微粒。滤液通入CO2，与适量电石渣混合于反应釜中，重复上述反应步骤，可再次获得相同晶型的CaCO3微粒。所得CaCO3微粒的扫描电镜和透射电镜照片如图1所示。
产物主要物化性质：
颗粒直径为(1～5)μm，分解点683℃。FTIR光谱数据：745cm-1、875cm-1为球霰石型CaCO3的特征峰。XRD数据：球霰石型CaCO3：20.98°、24.87°、27.09°、32.75°、43.85°、50.03°。
实施例2：
将电石渣配制成悬浊液，并与CO2SM混合，在室温下搅拌反应1h，过滤、以无水乙醇洗涤、120℃下真空干燥3h，获得CaCO3微粒。所得CaCO3微粒的扫描电镜和透射电镜照片如图2所示。
产物主要物化性质：
颗粒直径为(1～5)μm，分解点685℃。FTIR光谱数据：711cm-1、876cm-1为方解石型CaCO3的特征峰。XRD数据：方解石型CaCO3：23.03°、29.35°、39.29°、47.44°、48.51°。
实施例3：
将电石渣配制成饱和溶液，并与CO2SM混合于反应釜中，搅拌均匀，在室温下静置反应2h，过滤、以二氯甲烷洗涤、45℃下真空干燥2h，获得CaCO3微粒。滤液通入CO2，与适量电石渣混合于反应釜中，重复上述反应步骤，可再次获得相同晶型的CaCO3微粒。所得CaCO3微粒的扫描电镜照片如图3所示。
产物主要物化性质：
颗粒直径为(1～5)μm，分解点690℃。FTIR光谱数据：746cm-1、873cm-1为球霰石型CaCO3的特征峰。XRD数据：球霰石型CaCO3：20.92°、24.83°、27.06°、32.79°、43.81°、50.05°。
附图说明
图1是CaCO3微粒的扫描电镜和透射电镜照片。
图2是CaCO3微粒的扫描电镜和透射电镜照片。
图3是CaCO3微粒的扫描电镜照片。

Claims (3)

1.一种利用工业固体废弃物电石渣和二氧化碳储集材料(CO2SM，专利申请号201410578343.6)快速、高效地合成纳微尺度CaCO3微粒的方法，具体步骤如下：
(1)将电石渣和CO2SM溶液混合，(室温～180)℃下反应，制得CaCO3微粒。
(2)用蒸馏水、无水乙醇、二氯甲烷等溶剂处理所得的CaCO3微粒，经过滤、(45～120)℃下真空干燥，得到纳微尺度CaCO3微粒产品。
2.根据权利1所述的一种利用电石渣和CO2SM快速合成纳微尺度CaCO3微粒的方法，其特征在于：所述主体系为电石渣和CO2SM。其中，CO2SM是由乙二胺和乙二醇类多元醇的混合溶液，同时添加少量水，吸收CO2所得的产物；所述的乙二醇类多元醇包括乙二醇、丙二醇、丙三醇、丁二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇100、聚乙二醇200、聚乙二醇300、聚乙二醇400、聚乙二醇600等。
3.根据权利1所述的一种纳微尺度CaCO3微粒的快速合成方法，其特征在于反应温度为室温～180℃，反应时间为1～5h，产物为纳微尺度CaCO3微粒。
CN201610060697.0A 2016-01-29 2016-01-29 一种利用电石渣制备纳微尺度碳酸钙微粒的方法 Pending CN107021512A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610060697.0A CN107021512A (zh) 2016-01-29 2016-01-29 一种利用电石渣制备纳微尺度碳酸钙微粒的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610060697.0A CN107021512A (zh) 2016-01-29 2016-01-29 一种利用电石渣制备纳微尺度碳酸钙微粒的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107021512A true CN107021512A (zh) 2017-08-08

Family

ID=59524700

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610060697.0A Pending CN107021512A (zh) 2016-01-29 2016-01-29 一种利用电石渣制备纳微尺度碳酸钙微粒的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107021512A (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101020579A (zh) * 2006-03-27 2007-08-22 中国人民解放军国防科学技术大学 一种由电石渣制备高纯轻质碳酸钙微粉的方法
CN101891229A (zh) * 2010-07-19 2010-11-24 重庆大学 一种利用电石渣制备高纯超细碳酸钙的方法
EP2447213B1 (en) * 2010-10-26 2015-04-29 Omya International AG Production of high purity precipitated calcium carbonate

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101020579A (zh) * 2006-03-27 2007-08-22 中国人民解放军国防科学技术大学 一种由电石渣制备高纯轻质碳酸钙微粉的方法
CN101891229A (zh) * 2010-07-19 2010-11-24 重庆大学 一种利用电石渣制备高纯超细碳酸钙的方法
EP2447213B1 (en) * 2010-10-26 2015-04-29 Omya International AG Production of high purity precipitated calcium carbonate

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TIANXIANG ZHAO ET AL.: ""Morphology Control in the Synthesis of CaCO3 Microspheres with a Novel CO2‑Storage Material"", 《ACS APPL. MATER. INTERFACES》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100390064C (zh) 用电石渣制备超细碳酸钙的方法
CN101337685B (zh) 一种用磷石膏分解渣吸收二氧化碳生产碳酸钙的方法
CN102531001B (zh) 一种综合制碱工艺
CN103111186B (zh) 一种强化钢渣矿化固定二氧化碳的方法
CN100567159C (zh) 一种制备超细轻质碳酸钙的方法
CN104803367A (zh) 一种由中低品位磷矿制备磷精矿副产硫酸铵镁、硝酸铵钙的工艺
CN102936169A (zh) 肥料缓释与放射性核素富集的淀粉基材料及其制备方法
CN105540560A (zh) 一种由中低品位磷矿制取低镁磷精矿副产碳酸钙、氧化镁的工艺
EP3692009B1 (en) Biocementation method and system
CN108239323B (zh) 一种磷石膏与赤泥填充pe排水管的方法
Chen et al. Mineral carbonation of yellow phosphorus slag and characterization of carbonated product
CN101941719B (zh) 一种氯化铵分解生产氨联产碱式氯化钙的方法
WO2019071172A1 (en) METHODS AND SYSTEMS OF BIOCIMENTATION
Ma et al. Effects of iron/silicon/magnesium/aluminum on CaO carbonation of CO2 in steel slag-based building materials during carbonation curing
Chu et al. Chemical synthesis of magnesium oxide (MgO) from brine towards minimal energy consumption
CN103232052B (zh) 一种磷石膏直接制备高纯度碳酸钙的方法
CN102627308A (zh) 高钙焚烧飞灰生产微米级轻质球形碳酸钙的方法
CN102285676B (zh) 从氯醇法环氧丙烷皂化废水制备纳米碳酸钙的方法
CN101759192B (zh) 一种钢渣超细粉体及其生产方法
CN107021512A (zh) 一种利用电石渣制备纳微尺度碳酸钙微粒的方法
CN101920981B (zh) 一种用铵碳化法生产碳酸钙的物料循环利用方法
CN101214979A (zh) 活性氢氧化镁的合成方法
CN116395731A (zh) 一种利用工业固废固定co2并制备纳米碳酸钙的循环工艺
EP2711339A1 (en) System for producing precipitated calcium carbonate from calcium carbonate slurry waste; method for calcium carbonate slurry waste recovery, processing and purification and the calcium carbonate product thereof
KR102558419B1 (ko) 온실가스 배출의 저감을 위한 탈황석고를 이용한 무기 화합물의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170808