CN107963648B - 一种利用相转移技术由电石渣生产碳酸钙的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种利用相转移技术由电石渣生产碳酸钙的方法，将一定量的电石渣和水加入反应釜中，搅拌成泥浆状，然后再加入萃取溶液，在一定温度下，反应一定时间后，静置分层为上层和下层；将下层液体抽出到离心过滤机进行过滤，滤液为水可以重新套用，固体为有价值的氧化铝等杂质的颗粒；在一定温度下，向一定量的水中持续通入二氧化碳至饱和；将上层有机混合液滴加入二氧化碳饱和溶液中；在一定温度下，搅拌反应一定时间，继续通入二氧化碳，直至达到某一PH；静置分层，生成碳酸钙沉淀；碳酸钙沉淀送至后续工艺进行干燥等处理即得碳酸钙粉体。本发明可达到环保经济的合成碳酸钙，采用相转移技术来实现高效的提取且环境排放很小的有益效果。

Description

一种利用相转移技术由电石渣生产碳酸钙的方法
技术领域
本发明属于电石渣综合利用开发技术领域，特别涉及一种利用相转移技术由电石渣经过萃取反应、碳酸置换反应来制备碳酸钙的工艺路线。
背景技术
电石渣是在水解电石制取乙炔时大量排放的工业废渣，排放量约为电石产量的75％-85％。这类固体废弃物目前的利用率不足50％，有些工厂、有些地区甚至还低于此数。目前对于无法利用的固体废弃物的处理方法大多采用填埋法，占用了大量土地，企业需支付大量的征地与管理费用，而且还会通过渗透污染填埋场周边的水源，使水源、土地碱化，对人类生存环境造成危害。
电石渣的有效成分和主要成分都为：氢氧化钙质量分数为90.1％，同时还含有氧化硅质量分数为3.5％，氧化铝质量分数为2.5％，及少量的碳酸钙、三氧化二铁、氧化镁、二氧化钛、碳渣、硫化钙等杂质。
如果能有效将电石渣加以利用生产工业用化学品，是一项非常有意义的环境治理途径；同时这些废弃资源变成有价值的化学原料将大幅度降低下游行业的生产成本提高市场竞争力。
专利CN102992373A中总结了目前使用电石渣作为原料制备碳酸钙主要有以下几个途径:
1)电石渣锻烧碳化法；
2)氯化按提钙碳化法；
3)氨基酸提钙碳化法；
这三种方法的优劣描述，可见专利CN102992373A。
4)脂肪酸提取法；
专利CN102992373A中提供了一种使用脂肪羧酸为提取剂与电石渣在水中或乙醇水溶液进行反应，生成钙皂，然后抽滤得到水溶液；再将水溶液与碳酸盐进行反应得到碳酸钙产品。
Ca(OH)2+2RCOOH→(RCOO)2Ca+2H2O
(RCOO)2Ca+M2CO3→CaCO3↓+2RCOOM
或(RCOO)2Ca+(NH4)2CO3→CaCO3↓+2RCOONH4
该方法理论上是可行的，但实际操作中发现在提取步骤时生成的钙皂在水或乙醇-水混合溶剂中的溶解度有限，加之长碳链的钙皂具有乳化性，容易将电石渣中不溶物乳化分散在水相中；总之得到的钙皂溶液浓度低，提取量偏少，纯度低；
在碳酸钙生成步骤中，引入碳酸盐后除了形成碳酸钙以外，生成了更多的脂肪酸皂，这些皂盐具备更强的乳化分散性能，使碳酸钙分离难度大，废水多；而形成的钙皂比碳酸钙还多，又无法利用，产生了新的环境废物；所以专利CN102992373A中提供的方法虽然将电石渣加以利用，但依然存在严重的环境问题和操作的不经济性，在实际应用中无推广价值。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种利用相转移技术由电石渣生产碳酸钙的方法，可达到环保经济的合成碳酸钙，采用相转移技术来实现高效的提取且环境排放很小的有益效果。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种利用相转移技术由电石渣生产碳酸钙的方法，包括以下步骤：
(1)将一定量的电石渣和水加入反应釜中，搅拌成泥浆状，然后再加入萃取溶液，在一定温度下，反应一定时间后，静置分层为上层和下层；
(2)将下层液体抽出到离心过滤机进行过滤，滤液为水可以重新套用，固体为有价值的氧化铝等杂质的颗粒；
(3)在一定温度下，向一定量的水中持续通入二氧化碳至饱和；将步骤(1)的上层有机混合液滴加入二氧化碳饱和溶液中；
(4)在一定温度下，搅拌反应一定时间，继续通入二氧化碳，直至达到某一PH；静置分层，生成碳酸钙沉淀，同时将有机混合液中的有机羧酸还原继续进行萃取反应；将下层液体抽出到离心过滤机进行过滤，滤液可以重新套用；碳酸钙沉淀送至后续工艺进行干燥等处理即得碳酸钙粉体。
作为优选，步骤(1)中，加入的电石渣和水中，电石渣所占的质量百分比为10％-80％；萃取溶液由一定量的的萃取剂和萃取所用溶剂组成。
作为优选，萃取溶液中萃取剂的质量百分比为3％-70％。
作为优选，萃取剂为长碳链有机羧酸或烷基磷酸。
作为优选，长碳链有机羧酸为C5-C22的一元或多元羧酸；烷基磷酸为C5-C22的单烷基或多烷基磷酸。
作为优选，萃取所用溶剂为煤油、烷烃、芳烃、C6-C20的醇和烷基苯中的任一种或几种溶剂的混合物。
作为优选，步骤(1)中萃取反应在20-250℃下进行，优选为20-120℃；反应时间为3-5小时。
作为优选，步骤(3)中通入二氧化碳的温度为5-120℃，水的用量为相对于有机相体积的30％-200％。
作为优选，步骤(4)中碳酸钙沉淀反应在5-120℃下进行，优选为5-60℃；反应时间为3-5小时；PH小于7。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：本发明以废渣为原料，环保经济的合成碳酸钙，取代以传统的碳酸钙矿石为原料的生产方法。采用相转移技术来实现高效的提取，全过程中不消耗长碳链脂肪酸或烷基磷酸和溶剂，产生的水可重复用于制备电石渣水浆料，环境排放很小。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作详细说明。
本发明采用相转移技术来实现高效的提取，可重复利用长碳链脂肪酸或烷基磷酸与非水溶性溶剂配成萃取体系，与制备好的电石渣水浆料进行反应对钙离子进行萃取后，分离出有机层，重新通过与二氧化碳饱和溶液反应生成碳酸钙，同时将长碳链脂肪酸或烷基磷酸还原并进入萃取溶剂中可用于新的提取过程；
原理如下
Figure GDA0001545841240000041
Figure GDA0001545841240000042
全过程中不消耗长碳链脂肪酸或烷基磷酸和溶剂，产生的水可重复用于制备电石渣水浆料，环境排放很小
实施例一：
取电石渣100g(氢氧化钙含量为54％)，加入水100g于带有搅拌的1000ml反应釜中，搅拌成浆状，然后加入异辛酸与煤油的混合溶剂430g(异辛酸含量220g)，于40℃继续搅拌4小时，然后停止搅拌，静置分层，将上层有机层倾析而出，得到混合溶液459g；将下层倒出进行过滤，得到废渣6.5g。
取200g水倒入1000ml带搅拌三口烧瓶中，在低于40℃下充入二氧化碳至饱和后，逐步滴加萃取溶液，继续通入二氧化碳，萃取液滴加完毕后继续通入二氧化碳至PH小于6，然后停止通入二氧化碳；静置分层，将上层有机层倾析而出，得到混合溶液432g；将下层倒出进行过滤，洗涤并干燥后得到碳酸钙74g。
实施例二：
取电石渣100g(氢氧化钙含量为54％)，加入水100g于带有搅拌的2000ml反应釜中，搅拌成浆状，然后加入500g的二异辛基磷酸与260#溶剂油600g配成混合溶剂，于35℃继续搅拌4小时，然后停止搅拌，静置分层，将上层有机层倾析而出，得到混合溶液1129g；将下层倒出进行过滤，得到废渣6.5g。
取200g水倒入2000ml带搅拌三口烧瓶中，在低于30℃下充入二氧化碳至饱和后，逐步滴加萃取溶液，继续通入二氧化碳，萃取液滴加完毕后继续通入二氧化碳至PH小于5，然后停止通入二氧化碳；静置分层，将上层有机层倾析而出，得到混合溶液1102g；将下层倒出进行过滤，洗涤并干燥后得到碳酸钙74g。
以上通过实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的示例性实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。本发明的保护范围由权利要求书限定。凡利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，在本发明的实质和保护范围内，设计出类似的技术方案而达到上述技术效果的，或者对申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖保护范围之内。

Claims (7)

1.一种利用相转移技术由电石渣生产碳酸钙的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将定量电石渣和水加入反应釜中，搅拌成泥浆状，然后再加入萃取溶液反应，静置分层为上层和下层，其中所述萃取溶液中的萃取剂为长碳链有机羧酸或烷基磷酸，所述萃取溶液中的溶剂为煤油、烷烃、芳烃、C6-C20的醇和烷基苯中的任一种或几种溶剂的混合物；
(2)将下层液体抽出到离心过滤机进行过滤，滤液为水重新套用，固体为有价值的氧化铝等杂质的颗粒；
(3)在一定温度下，向一定量的水中持续通入二氧化碳至饱和，将步骤(1)的上层的有机混合液滴加入二氧化碳的饱和水溶液中；
(4)在一定温度下，搅拌反应一定时间，继续通入二氧化碳，直至达到pH小于7，静置分层，生成碳酸钙沉淀；将有机混合液中的有机羧酸还原继续进行萃取反应；将下层液体抽出到离心过滤机进行过滤，滤液重新套用，碳酸钙沉淀送至后续工艺进行干燥处理即得碳酸钙粉体。
2.根据权利要求1所述的一种利用相转移技术由电石渣生产碳酸钙的方法，其特征在于，步骤(1)中，加入的电石渣和水中，电石渣所占的质量百分比为10％-80％。
3.根据权利要求2所述的一种利用相转移技术由电石渣生产碳酸钙的方法，其特征在于，萃取溶液中萃取剂的质量百分比为3％-70％。
4.根据权利要求1所述的一种利用相转移技术由电石渣生产碳酸钙的方法，其特征在于，长碳链有机羧酸为C5-C22的一元或多元羧酸；烷基磷酸为C5-C22的单烷基或多烷基磷酸。
5.根据权利要求1所述的一种利用相转移技术由电石渣生产碳酸钙的方法，其特征在于，步骤(1)中萃取反应在20-250℃下进行；反应时间为3-5小时。
6.根据权利要求1所述的一种利用相转移技术由电石渣生产碳酸钙的方法，其特征在于，步骤(3)中通入二氧化碳的温度为5-120℃，水的用量为相对于有机相体积的30％-200％。
7.根据权利要求1所述的一种利用相转移技术由电石渣生产碳酸钙的方法，其特征在于，步骤(4)中碳酸钙沉淀反应在5-120℃下进行；反应时间为3-5小时。
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