CN107935014A - 一种铵盐溶解及循环氨法从方解石中提取碳酸钙的生产方法 - Google Patents

一种铵盐溶解及循环氨法从方解石中提取碳酸钙的生产方法 Download PDF

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Abstract

一种铵盐溶解及循环氨法从方解石中提取碳酸钙的生产方法，涉及一种提取碳酸钙的方法，本方法以方解石为原料，经煅烧后，与一定浓度的铵盐溶液在反应釜中进行蒸氨反应、加热，降温后固液分离，并释放出氨气。将该混合液吸收蒸氨过程中释放出的氨气与煅烧方解石过程中释放的二氧化碳，在一定温度下制备碳酸钙，固液分离，得到碳酸钙固相沉淀，液相为铵盐溶液。所得铵盐溶液可返回蒸氨工序，循环使用。另外吸氨过程为放热过程，热量可为蒸氨过程利用，节省能耗。本方法实现了无助剂情况下合成高纯度碳酸钙的技术，反应条件温和、能耗低、氨气循环利用、无三废排放、操作步骤简单，是一个极具前景的碳酸钙工业化化方法。

Description

一种铵盐溶解及循环氨法从方解石中提取碳酸钙的生产方法
技术领域
本发明涉及一种提取碳酸钙的方法，特别是涉及一种铵盐溶解及循环氨法从方解石中提取碳酸钙的生产方法。
背景技术
碳酸钙作为一种重要的无机产品，碳酸钙有方解石、文石、球霰石三种晶种，
可作为添加剂、补强剂、增白剂等广泛的应用到橡胶、塑料、涂料、油墨、造纸、医药等行业部门。在生产过程中没有环境污染，制备工艺简单，易于实现工业化大规模生产。随着碳酸钙产品粒径微细化以及表面改性技术的发展，碳酸钙在其他行业中的应用也越来越广泛。
方解石是一种分布很广的石灰岩和大理岩的主要矿物，在生产生活中有很多用途。主要成分为CaCO3 ,常含有Mn、Fe、Zn、Mg、Pb、Sr、Ba、Co、TR等杂质。
一种铵盐溶解及循环氨法从方解石中提取碳酸钙的工艺，可通过改变工艺条件来控制产品碳酸钙的晶型，得到高纯、高白度的碳酸钙产品，具有操作简单，反应条件温和，节约能源，降低成本，产生的溶液、氨气、二氧化碳气体可得到循环利用等优点，充分体现了节能环保的生产理念。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铵盐溶解及循环氨法从方解石中提取碳酸钙的生产方法，本发明以方解石和铵盐为原料，通过以方解石煅烧成的氧化钙与铵盐进行蒸氨反应，将产生的氨气与二氧化碳通入反应过滤后的钙盐溶液中，制备高纯碳酸钙的方法，采用该法生产成本低，资源循环利用，产品质量高。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种铵盐溶解及循环氨法从方解石中提取碳酸钙的生产方法，所述方法包括以下提取步骤：
将铵盐（硝酸铵、氯化铵、硫酸铵、醋酸铵、氟铵等）配制成重量百分比为10-60 %的水溶液；
将方解石置于700-1200 ℃下煅烧成氧化钙，并收集反应放出的二氧化碳气体；
将步骤的氧化钙与一定百分比的铵盐溶液按一定的重量比混合，将此反应液放入蒸氨反应器进行蒸氨反应，在搅拌下蒸氨温度保持在25-160℃反应 1-8小时，得到钙盐溶液，蒸得氨气循环使用；
将步骤的钙盐溶液浓度调节在一定的范围内并放入反应器中，在一定温度下通入循环氨气和步骤的二氧化碳气体，得到的碳酸钙沉淀。得到的碳酸钙恒温陈化一段时间，并降至室温再进行过滤，过滤后分离出碳酸钙滤饼和铵盐溶液，其铵盐溶液返回蒸氨反应器循环使用。
将步骤的碳酸钙滤饼用蒸馏水洗涤5次，于真空干燥箱内干燥12小时，得到颗粒形状统一分散的碳酸钙产品。
所述的的一种铵盐溶解及循环氨法从方解石中提取碳酸钙的生产方法，所述的氨气是来自于氧化钙与铵盐溶液的蒸氨反应，所述的二氧化碳气体来自于煅烧方解石的反应；所述的氨气和二氧化碳气体直接通入钙盐溶液中进行碳酸钙沉淀反应。
所述的一种铵盐溶解及循环氨法从方解石中提取碳酸钙的生产方法，所述过滤出碳酸钙产品后的滤液中的铵盐进一步用于蒸氨反应，实现整个过程的氨循环利用。
所述的一种铵盐溶解及循环氨法从方解石中提取碳酸钙的生产方法，所述制备的碳酸钙产品为块状（如立方形）碳酸钙。
所述的一种铵盐溶解及循环氨法从方解石中提取碳酸钙的生产方法，所述制备的碳酸钙产品为碳酸钙晶须。
本发明的优点与效果是：
1. 采用氨气和二氧化碳为反应物料，反应后产物母液过滤、洗涤均容易，碳酸钙产品纯度高。
2. 采用鼓泡反应器，氨气与二氧化碳以鼓泡的方式进入钙盐溶液中，使碳酸根离子能与钙离子充分的接触，达到充分的反应。
3. 最终制得的碳酸钙产品形貌分散均匀，晶须状及块状（如立方形）结构，大小均一。
4. 煅烧方解石产生的二氧化碳可充分利用，蒸氨过程中产生的氨气和沉改反应过程中的母液（主要成分铵盐）可循环利用，提高了该工艺的经济效益。
5. 本发明开发的工艺能够合成高质量碳酸钙产品，操作步骤简单，所需设备及占地面积少，设备投资及生产费用低，污染物排放量少，适宜于规模生产。
附图说明
图1 碳酸钙晶须SEM图；
图2 立方形碳酸钙SEM图；
图3 立方形碳酸钙粒径分布图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
本方法的反应方程式为：（X为Cl-、NO3 -、SO4 2-、(CH3COO)-等）
本发明包括以下步骤：
一种铵盐溶解及循环氨法从方解石中提取碳酸钙的生产方法，二氧化碳气体是来自于煅烧方解石的反应。氨气是来自于氧化钙于铵盐的蒸氨反应。通入气体方法是氨气与二氧化碳气体直接通过鼓泡方式进入反应体系，与溶液中的钙离子反应，沉淀出碳酸钙产品。过滤出碳酸钙产品后的滤液中的铵盐，可进一步用于蒸氨反应中，以实现整个过程的氨循环，从理论上没有氨消耗，无污染物排放。制备的碳酸钙产品为晶须状，为高纯碳酸钙产品。制备的碳酸钙为块状（如立方形），为高纯碳酸钙产品。反应条件温和，避免机械复合过程中出现的混合不均匀，通过此法所得的碳酸钙产品指标满足工业碳酸钙指标的高纯碳酸钙的要求。
实施例一
取一定量的方解石置于马弗炉内，于1000℃下煅烧4小时，煅烧成氧化钙产品，收集反应放出的二氧化碳气体，取一定量的铵盐（例如：氯化铵）配置成1 mol/L的溶液，将5.6 g氧化钙产品放入配置好的溶液中，搅拌反应器内溶液并控制其温度在100 ℃，收集反应放出的氨气，待反应进行4 h后，将反应液进行抽滤，将滤液加入鼓泡反应器中，升温后以鼓泡的形式通入氨气与二氧化碳气体恒温反应3 h，得到碳酸钙与铵盐的白色悬浊液，产物溶液80℃恒温陈化1h，将产物溶液真空抽滤，滤饼用去离子水洗涤5次，于真空干燥箱内恒温干燥12 h，得到结晶程度很好的碳酸晶须产品。滤液返回蒸氨装置，并补充适当的钙源，循环操作。
实施例二
取一定量的方解石置于马弗炉内，于1000℃下煅烧4小时，煅烧成氧化钙产品，收集反应放出的二氧化碳气体，取一定量的铵盐（例如：氯化铵）配置成1 mol/L的溶液，将5.6 g氧化钙产品放入配置好的溶液中，搅拌反应器内溶液并控制其温度在100 ℃，收集反应放出的氨气，待反应进行4 h后，将反应液进行抽滤，将滤液加入鼓泡反应器中，升温后以鼓泡的形式通入氨气与二氧化碳气体恒温反应3 h，得到碳酸钙与铵盐的白色悬浊液，产物溶液80℃恒温陈化1 h，将产物溶液真空抽滤，滤饼用去离子水洗涤5次，于真空干燥箱内恒温干燥12 h，得到结晶程度很好的立方形碳酸钙产品。滤液返回蒸氨装置，并补充适当的钙源，循环操作。

Claims (5)

1.一种铵盐溶解及循环氨法从方解石中提取碳酸钙的生产方法，其特征在于，所述方法包括以下提取步骤：
将铵盐（硝酸铵、氯化铵、硫酸铵、醋酸铵、氟铵等）配制成重量百分比为10-60 %的水溶液；
将方解石置于700-1200 ℃下煅烧成氧化钙，并收集反应放出的二氧化碳气体；
将步骤的氧化钙与一定百分比的铵盐溶液按一定的重量比混合，将此反应液放入蒸氨反应器进行蒸氨反应，在搅拌下蒸氨温度保持在25-160℃反应 1-8小时，得到钙盐溶液，蒸得氨气循环使用；
将步骤的钙盐溶液浓度调节在一定的范围内并放入反应器中，在一定温度下通入循环氨气和步骤的二氧化碳气体，得到的碳酸钙沉淀；得到的碳酸钙恒温陈化一段时间，并降至室温再进行过滤，过滤后分离出碳酸钙滤饼和铵盐溶液，其铵盐溶液返回蒸氨反应器循环使用；
将步骤的碳酸钙滤饼用蒸馏水洗涤5次，于真空干燥箱内干燥12小时，得到颗粒形状统一分散的碳酸钙产品。
2.按照权利要求1所述的的一种铵盐溶解及循环氨法从方解石中提取碳酸钙的生产方法，其特征在于，所述的氨气是来自于氧化钙与铵盐溶液的蒸氨反应，所述的二氧化碳气体来自于煅烧方解石的反应；所述的氨气和二氧化碳气体直接通入钙盐溶液中进行碳酸钙沉淀反应。
3.按照权利要求1所述的一种铵盐溶解及循环氨法从方解石中提取碳酸钙的生产方法，其特征在于，所述过滤出碳酸钙产品后的滤液中的铵盐进一步用于蒸氨反应，实现整个过程的氨循环利用。
4.按照权利要求1所述的一种铵盐溶解及循环氨法从方解石中提取碳酸钙的生产方法，其特征在于，所述制备的碳酸钙产品为块状（如立方形）碳酸钙。
5.按照权利要求1所述的一种铵盐溶解及循环氨法从方解石中提取碳酸钙的生产方法，其特征在于，所述制备的碳酸钙产品为碳酸钙晶须。
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