CN107540009A - 一种利用电石渣制备纳米碳酸钙的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用电石渣制备纳米碳酸钙的方法。所述方法将电石渣、氯化铵、双氧水和水按一定配比混合反应，过滤后得到纯净的氯化钙溶液，加入分散剂，通入气体CO₂碳化反应，产物经过滤、洗涤、干燥得到纳米碳酸钙产品。所述方法包括溶钙、分散和碳化及后处理等步骤。本发明所述方法使用固体废渣电石渣为原料，既大幅降低了制备纳米碳酸钙的生产成本，又使得工业固废得到再利用；不需对电石渣进行清洗与煅烧，碳化用气体CO₂可以从临近工厂烟气中获得，因此节水节能，浸取液可循环使用，生产成本大幅降低，适于工业化生产。

Description

一种利用电石渣制备纳米碳酸钙的方法

技术领域

本发明属于无机非金属材料和资源综合利用技术领域，具体涉及一种利用电石渣制备纳米碳酸钙的方法。

背景技术

电石渣是工业上利用电石水解获取乙炔气后产生的以氢氧化钙为主要成分的废渣。我国电石渣的回收利用方面主要集中在用电石渣代替石灰石制水泥、生产生石灰用作电石原料、生产化工产品、生产建筑材料及用于环境治理等。然而，电石渣产量巨大，造成的大面积堆积和运输困难的问题日益严重，探究出就近利用电石渣，使之以废制宝的办法是当务之急。

碳酸钙是一种非常重要的无机化工填料，添加在产品中能增加容积，降低成本，还能起补强、抗张、耐磨、耐撕裂、提高光泽等作用，广泛应用于橡胶、塑料、纸张、涂料、胶粘剂、油墨、密封胶、日用品、化妆品、医药、饲料中。利用工业固废电石渣制备碳酸钙可节约能源，保护环境，有利于促进人类社会的可持续发展。

目前，关于利用电石渣制备碳酸钙的专利较多。专利CN102515237A、CN1438178A将电石渣洗涤、煅烧除杂后得到氧化钙粉粒，氧化钙经消化得到Ca(OH)₂乳液，再通入CO₂进行碳化反应生成纳米碳酸钙。它们的缺点是电石渣清洗耗水量大，且高温煅烧能耗较高。专利CN102115120A将电石渣磨成粗粉与水混合，投入过量盐酸，得到以氯化钙为主的滤液，然后与碳酸溶液反应得到碳酸钙。其缺点是会产生酸性废水，且滤液中含有少量氯化铝和氯化铁，对碳酸钙产品可能造成影响。专利CN1172073A将电石渣在含氯化物中浸取，过滤去渣后加入碳酸氢铵，经沉淀过滤得到超微细轻质碳酸钙。其缺点是利用碳酸氢铵沉淀碳酸钙产物，成本较大，不适于工业化生产。

专利CN102602973A、CN103626218A、CN103738997A基本过程是将电石渣与氯化铵溶液反应除去碱性条件下不溶于水的杂质，得到比较纯净的CaCl₂溶液，然后通入CO₂碳化反应制得超细碳酸钙。专利CN102602973A没有考虑到电石渣中在碱性条件下不能彻底除去的Fe²⁺对产物的影响，专利CN103626218A高温下经过煅烧干燥处理，增加了能耗，专利CN103738997A也经过了除杂、去味、脱色等一系列预处理，增加了能耗与工序。

上述专利技术没有解决制备纳米碳酸钙的主要技术瓶颈。因此，国内目前还没有实现利用电石渣制备碳酸钙技术的工业化生产。

发明内容

为了解决现有的利用电石渣制备碳酸钙方法存在的成本高、能耗高等问题，本发明提供一种利用电石渣制备纳米碳酸钙的方法。所述方法将电石渣、氯化铵、双氧水和水按一定配比混合反应，过滤后得到纯净的氯化钙溶液，加入分散剂，通入气体CO₂碳化反应，产物经过滤、洗涤、干燥得到纳米碳酸钙产品。与现有方法相比，所述方法具有较低的能耗和生产成本，使工业固废电石渣得到有效利用，更加节能环保，有利于工业化生产。

为实现上述目标，本发明采用以下技术方案：

一种利用电石渣制备纳米碳酸钙的方法，所述方法将电石渣、氯化铵、双氧水和水按一定配比混合反应，过滤后得到纯净的氯化钙溶液，加入分散剂，通入气体CO₂碳化反应，产物经过滤、洗涤、干燥得到纳米碳酸钙产品。

所述方法对原材料选用具有以下要求：

1)电石渣，工业排放的废渣；

2)氯化铵，工业级；

3)双氧水，工业级；

4)分散剂，工业级；

5)二氧化碳，体积分数大于10％。

所述方法包括以下步骤：

1)溶钙：将电石渣、氯化铵、双氧水和水混合并充分搅拌，反应10～30min，原料配比要求：电石渣和氯化铵质量比为1:0.5～2，双氧水质量是电石渣质量的1％～5％，水与电石渣质量比为6～10:1；

2)分散和碳化：将步骤1)得到的产物过滤，得到纯净的氯化钙溶液，向滤液中加入占电石渣质量0.5％～5％的分散剂，并充分搅拌，搅拌器的线速度大于10m/s；边搅拌边向氯化钙溶液中通入二氧化碳气体进行碳化反应，待溶液的pH值达到7.0时停止通入气体，反应完成；

3)后处理：将步骤2)得到的产物过滤、洗涤、干燥、打散即得到纳米碳酸钙。

优选的，所述分散剂为聚丙烯酸钠或者三乙醇胺。

优选的，所述碳化用的CO₂气体可以使用临近工厂烟气。

优选的，所述浸取液经制备碳酸钙后，滤液为氯化铵溶液，该溶液作为浸取剂循环使用，在下一次浸取反应中只需补足一定量氯化铵即可循环使用。

本发明的优点和有益效果为：

1)以电石渣原料，既解决了工业固废电石渣的再利用问题，减轻了环境压力，又保证了原料的廉价和丰富供应，降低了纳米碳酸钙的生产成本；

2)以NH₄Cl为浸取剂，与电石渣进行化学反应，生成氯化钙的氨水溶液，向溶液中加入双氧水将原料中的Fe²⁺氧化成Fe³⁺，碱性条件下，Al³⁺、Fe³⁺、Mg²⁺及不溶性物质得以沉淀，从而使有效组份从电石渣中分离出来，最终得以获得纯净的碳酸钙产品；

3)本发明不需对电石渣进行清洗与煅烧，碳化用气体CO₂可以从临近工厂烟气中获得，因此节水节能。浸取液经制备碳酸钙后，滤液为氯化铵溶液，该溶液作为浸取剂循环使用，在下一次浸取反应中只需补足一定量氯化铵即可循环使用，生产成本大幅降低，适于工业化生产。

具体实施方式

实施例1

1)溶钙：称取100g电石渣、100g氯化铵、800mL水、3g双氧水混合，充分搅拌，反应20min后，将产物过滤，取滤液；

2)分散和碳化：向滤液中加入1g聚丙烯酸钠，充分搅拌，控制搅拌器搅拌棒的线速度为11m/s；边搅拌边向上述溶液中通入分压为50％的CO₂气体，稳定流速1.5L/min，待溶液pH为7.0时停止反应；

3)后处理：将产物过滤、洗涤、干燥、打散后得到碳酸钙产品。

实施例2

1)溶钙：称取100g电石渣、50g氯化铵、600mL水、1g双氧水混合，充分搅拌，反应10min后，将产物过滤，取滤液；

2)分散和碳化：向滤液中加入0.5g聚丙烯酸钠，充分搅拌，控制搅拌器搅拌棒的线速度为15m/s；边搅拌边向上述溶液中通入分压为30％的CO₂气体，稳定流速1.5L/min，待溶液pH为7.0时停止反应；

3)后处理：将产物过滤、洗涤、干燥、打散后得到碳酸钙产品。

实施例3

1)溶钙：称取100g电石渣、200g氯化铵、1000mL水、5g双氧水混合，充分搅拌，反应30min后，将产物过滤，取滤液；

2)分散和碳化：向滤液中加入5g聚丙烯酸钠，充分搅拌，控制搅拌器搅拌棒的线速度为18m/s；边搅拌边向上述溶液中通入分压为70％的CO₂气体，稳定流速1.5L/min，待溶液pH为7.0时停止反应；

3)后处理：将产物过滤、洗涤、干燥、打散后得到碳酸钙产品。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种利用电石渣制备纳米碳酸钙的方法，其特征在于：所述方法将电石渣、氯化铵、双氧水和水按一定配比混合反应，过滤后得到纯净的氯化钙溶液，加入分散剂，通入气体CO₂碳化反应，产物经过滤、洗涤、干燥得到纳米碳酸钙产品。

2.如权利要求1所述的一种利用电石渣制备纳米碳酸钙的方法，其特征在于，所述方法对原材料具有以下要求：

1)电石渣，工业排放的废渣；

2)氯化铵，工业级；

3)双氧水，工业级；

4)分散剂，工业级；

5)二氧化碳，体积分数大于10％。

3.如权利要求1所述的一种利用电石渣制备纳米碳酸钙的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)溶钙：将电石渣、氯化铵、双氧水和水混合并充分搅拌，反应10～30min，原料配比要求：电石渣和氯化铵质量比为1:0.5～2，双氧水质量是电石渣质量的1％～5％，水与电石渣质量比为6～10:1；

2)分散和碳化：将步骤1)得到的产物过滤，得到纯净的氯化钙溶液，向滤液中加入占电石渣质量0.5％～5％的分散剂，并充分搅拌，搅拌器的线速度大于10m/s；边搅拌边向氯化钙溶液中通入二氧化碳气体进行碳化反应，待溶液的pH值达到7.0时停止通入气体，反应完成；

3)后处理：将步骤2)得到的产物过滤、洗涤、干燥、打散即得到纳米碳酸钙。

4.如权利要求1、2、3所述的一种利用电石渣制备纳米碳酸钙的方法，其特征在于：所述分散剂为聚丙烯酸钠或者三乙醇胺。

5.如权利要求1、2、3所述的一种利用电石渣制备纳米碳酸钙的方法，其特征在于：所述碳化用的CO₂气体可以使用临近工厂烟气。

6.如权利要求1、2、3所述的一种利用电石渣制备纳米碳酸钙的方法，其特征在于：所述浸取液经制备碳酸钙后，滤液为氯化铵溶液，该溶液作为浸取剂循环使用，在下一次浸取反应中只需补足一定量氯化铵即可循环使用。