CN113666405B - 一种高比表面积、高白度氢氧化钙的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高比表面积、高白度氢氧化钙的方法，使用高活性生石灰与水在60‑70℃的温度条件、灰水比1：6.4的工艺条件下、并添加晶体控制剂的方法下进行。消化生产的氢氧化钙料浆浓度为17%，再经过除杂、浓缩、干燥制备高比表面积的氢氧化钙粉末。该方法生产纳米氢氧化钙比表面积40‑45m2/g，气孔容量0.2‑0.3cm3/g，氢氧化钙含量≥93%，白度≥92%，分布粒度D50在4‑8μm范围内。该方法替代传统低灰水比的氢氧化钙生产工艺，产品可替代普通氢氧化钙应用在烟气脱硫上，除了具有脱除二氧化硫、盐酸、氢氟化合物的作用之外，还可替代活性炭，实现对二噁英和呋喃的脱除，各项性能均大幅提高；产品具有高白度、高纯度性质，可应用在食品、医药行业。

Description

一种高比表面积、高白度氢氧化钙的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高比表面积、高白度氢氧化钙的制备方法，尤其涉及高比表面积、高白度、高纯度氢氧化钙的制备方法。
背景技术
高比表面积氢氧化钙在电厂烟气脱硫、玻璃工业及化工尾气脱硫等方面，能发挥出非常明显的作用。
氢氧化钙作为常用脱硫剂，具有脱硫效率高、技术成熟的特点。但普通氢氧化钙多采用干法风选生产，灰水比低、杂质多、有效氢氧化钙含量低，存在比表面积低（≤20m2/g）、反应活性差、使用成本高的问题。在此背景下，研究高比表面积氢氧化钙，特别是比表面积达到40m2/g以上的，具有纯度高、反应活性好、吸附率高的特点，市场需求越来越大。根据工艺要求进行计算，每焚烧处理1吨垃圾，需要使用至少13千克高比表面积氢氧化钙粉末，全国垃圾处理能力达到1亿吨/年，需要高比表面积氢氧化钙产品100万吨/年。
另外，在玻璃制造、石油化工等行业，工业炉产生的烟气中往往含有HCL、HF、二恶英、呋喃和重金属等污染物，高比表面积氢氧化钙产品是吸收这些污染物的最佳选择，可以部分替代活性炭。
发明内容
针对已有技术存在的不足，本发明的目的在于提供高比表面积、高白度氢氧化钙的制备方法。
本发明的是通过如下技术方案实现的：
一种高比表面积、高白度氢氧化钙的制备方法，该方法依次包括如下步骤：
（1）选取活性大于350ml/4molHCl的生石灰，破碎至15-20mm粒径范围；
（2）生石灰与水在60-70℃条件下消化反应，反应初期添加一定量的晶型控制剂，制成氢氧化钙料浆，消化过程反应放热，控制消化结束后温度在95-98℃范围内，出料；
（3）将消化结束的Ca(OH)2料浆经震动筛、旋流器除杂，去除料浆中的盐酸不溶物、未反应的碳酸钙；
（4）除杂后料浆离心浓缩；
（5）浓缩料浆进行干燥、并粉碎分级制成高比表面积氢氧化钙。
所述步骤（1）中生石灰活性大于350ml/4molHCl，有效氧化钙含量≥92%，T60≤45s。
所述步骤（2）中消化水温严格控制在60-70℃。反应温度过低，消化速度慢；反应温度过高，反应剧烈在生石灰表面形成致密氢氧化钙膜，阻止化学反应深入进行。二者最终影响生产效率、成品白度、成品比表面积。
所述步骤（2）中的晶型控制剂以生石灰重量的0.5-1.0%，种类为葡萄糖、柠檬酸钠、焦磷酸钠、蔗糖中的一种或几种的混合物。
所述步骤（2）中消化过程可在带搅拌反应釜、滚筒消化机、槽式消化机、笼式消化机中的任意一种中反应。
所述步骤（2）中消化结束温度指消化机尾部温度，严格控制在95-98℃。
所述步骤（3）中，氢氧化钙料浆现后经100目、200目、8um旋流器除杂，除去包含盐酸不溶物、生石灰中所含的碳酸钙、铁铝氧化物。
所述步骤（4）中，离心后的氢氧化钙料浆浓缩至质量浓度30%及以上。
所述步骤（5）中的干燥采用闪蒸干燥，干燥温度为105-120℃，粉碎后粒径控制在5-8μm。
本发明的创新点在步骤（2），通过晶型控制剂调整氢氧化钙乳液的溶解度，提高过饱和度，从而使消化过程中形成的氢氧化钙粒子更小，比表面积更大。
附图说明
图1比较例1得到的碳酸钙生产工艺流程图。
图2本发明工艺流程图。
图3实施例1、比较例1、比较例2的碳酸钙的比表面积检测数据。
具体实施方式
实施例1
消化：在2立方米的反应釜中加入360公斤温度为65℃工艺水，加入0.28公斤蔗糖，搅拌均匀后，加入56公斤生石灰，生石灰活性355ml/4molHCl，粒度15mm。消化反应30min，制成氢氧化钙料浆，因反应为放热反应，控制消化反应的结束温度至98℃，出料。
除杂：消化料浆依次过200目筛网，8μm底流旋流器，除去杂质，除杂后产物的性质为进一步提高白度和纯度。
离心：除杂后料浆经离心机浓缩至质量浓度为30%。
干燥：使用闪蒸干燥机，控制干燥温度115℃，同时风力粉碎，制品即为高比表面积、高白度氢氧化钙，白度92.8%；含量93.4%；比表面积43.5m2/g；气孔容量0.26cm3/g；分布粒度（D50）5.15um。
实施例1-1
实施步骤同实施例1，仅补充消化反应温度为60℃，所得到的产品的白度92.4%；含量93.1%；比表面积41.5m2/g；气孔容量0.22cm3/g；分布粒度（D50）5.45um。
实施例1-2
实施步骤同实施例1，仅补充消化反应温度为55℃，所得到的产品的白度91.3%；含量90.4%；比表面积37.5m2/g；气孔容量0.21cm3/g；分布粒度（D50）7.15um。
实施例1-3
实施步骤同实施例1，仅补充消化反应温度为58℃，所得到的产品的白度91.8%；含量90.5%；比表面积38.5m2/g；气孔容量0.22cm3/g；分布粒度（D50）7.15um。
实施例1-4
实施步骤同实施例1，仅补充消化反应温度为70℃，所得到的产品的白度93.0%；含量93.2%；比表面积40.8m2/g；气孔容量0.22cm3/g；分布粒度（D50）7.80um。
实施例1-5
实施步骤同实施例1，仅补充消化反应温度为75℃，所得到的产品的白度89.9%；含量90.4%；比表面积34.5m2/g；气孔容量0.11cm3/g；分布粒度（D50）9.15um。
实施例1-6
实施步骤同实施例1，仅补充消化反应温度为80℃，所得到的产品的白度88.4%；含量89.4%；比表面积32.5m2/g；气孔容量0.11cm3/g；分布粒度（D50）10.12um。
实施例2
消化：在2立方米的反应釜中加入360公斤温度为65℃工艺水，加入0.28公斤蔗糖。搅拌均匀后，加入56公斤生石灰，生石灰活性355ml/4molHCl，粒度20mm。消化反应30min，结束温度95℃，出料。
除杂： 消化料浆依次过200目筛网，8μm底流旋流器，除去杂质。
离心：除杂后料浆经离心机浓缩至质量浓度为30%。
干燥：使用闪蒸干燥机，控制干燥温度115℃，同时风力粉碎，制品即为高比表面积、高白度氢氧化钙，白度92.4%；含量93.7%；比表面积40.2m2/g；气孔容量0.21cm3/g；分布粒度（D50）6.88um。
实施例2-1
实施步骤同实施例1，仅消化反应结束后温度为94℃，所得到的产品的白度92.4%；含量91，7%；比表面积40.2m2/g；气孔容量0.21cm3/g；分布粒度（D50）6.58um。
实施例2-2
实施步骤同实施例1，仅消化反应结束后温度为92℃，所得到的产品的白度92.1%；含量90.2%；比表面积40.1m2/g；气孔容量0.20cm3/g；分布粒度（D50）7.04um。
实施例2-3
实施步骤同实施例1，仅消化反应结束后温度为90℃，所得到的产品的白度91.8%；含量88.7%；比表面积37.7m2/g；气孔容量0.18cm3/g；分布粒度（D50）8.26um。
实施例2-4
实施步骤同实施例1，仅消化反应结束后温度为98℃，所得到的产品的白度92.4%；含量93.7%；比表面积40.4m2/g；气孔容量0.21cm3/g；分布粒度（D50）7.18um。
实施例2-5
实施步骤同实施例1，仅消化反应结束后温度为102℃，所得到的产品的白度88.4%；含量89.7%；比表面积31.6m2/g；气孔容量0.11cm3/g；分布粒度（D50）10.34um。
实施例2-6
实施步骤同实施例1，仅消化反应结束后温度为104℃，所得到的产品的白度86.1%；含量84.6%；比表面积29.1m2/g；气孔容量0.08cm3/g；分布粒度（D50）12.10um。
实施例3
消化：在2立方米的反应釜中加入360公斤温度为65℃工艺水，加入0.56公斤葡萄糖。搅拌均匀后，加入56公斤生石灰，生石灰活性350ml/4molHCl，粒度20mm。消化反应30min，结束温度95℃。
除杂： 消化料浆依次过200目筛网，8μm底流旋流器，除去杂质。
离心：除杂后料浆经离心机浓缩至质量浓度为30%。
干燥：使用闪蒸干燥机，控制干燥温度120℃，同时风力粉碎，制品即为高比表面积、高白度氢氧化钙。白度92.6%；含量93.3%；比表面积41.3m2/g；气孔容量0.23cm3/g；分布粒度（D50）4.19um。
实施例4
消化：在2立方米的反应釜中加入360公斤温度为70℃工艺水，加入0.28公斤葡萄糖。搅拌均匀后，加入56公斤生石灰，生石灰活性350ml/4molHCl，粒度20mm。消化反应30min，结束温度98℃。
除杂： 消化料浆依次过200目筛网，8um底流旋流器，除去杂质。
离心：除杂后料浆经离心机浓缩至质量浓度为30%。
干燥：使用闪蒸干燥机，控制干燥温度115℃，同时风力粉碎，制品即为高比表面积、高白度氢氧化钙。白度92.7%；含量93.4%；比表面积40.1m2/g；气孔容量0.22cm3/g；分布粒度（D50）7.89um。
实施例5
消化：在2立方米的反应釜中加入360公斤温度为65℃工艺水，加入0.28公斤焦磷酸钠。搅拌均匀后，加入56公斤生石灰，生石灰活性350ml/4molHCl，粒度20mm。消化反应30min，结束温度95℃。
除杂： 消化料浆依次过200目筛网，8μm底流旋流器，除去杂质。
离心：除杂后料浆经离心机浓缩至质量浓度为30%。
干燥：使用闪蒸干燥机，控制干燥温度120℃，同时风力粉碎，制品即为高比表面积、高白度氢氧化钙。白度92.1%；含量93.1%；比表面积41.8m2/g；气孔容量0.22cm3/g；分布粒度（D50）6.91um。
实施例6
方法及步骤同实施例1，仅消化步骤中所用生石灰活性为300 ml/4molHCl。则得到的氢氧化钙。白度91.1%；含量93%；比表面积37.1m2/g；气孔容量0.2cm3/g；分布粒度（D50）5.35um。
实施例7
方法及步骤同实施例1，仅除杂步骤中所用筛网为100目。则得到的氢氧化钙。白度90.2%；含量92.1%；比表面积36.1m2/g；气孔容量0.19cm3/g；分布粒度（D50）8.31um。
实施例8
方法及步骤同实施例1，仅除杂步骤中所用旋流器底流为10μm。则得到的氢氧化钙。白度89.1%；含量90.4%；比表面积32.9m2/g；气孔容量0.14cm3/g；分布粒度（D50）10.03um。
实施例9
方法及步骤同实施例1，仅干燥步骤中控制温度为125℃。则得到的氢氧化钙。白度88.1%；含量93.1%；比表面积40.4m2/g；气孔容量0.19cm3/g；分布粒度（D50）9.18um。
实施例10
方法及步骤同实施例1，仅干燥步骤中控制温度为110℃。则得到的氢氧化钙。白度89.7%；含量91.2%；比表面积39.6m2/g；气孔容量0.28cm3/g；分布粒度（D50）7.19um。
实施例11
方法及步骤同实施例1，仅消化步骤中不添加任何晶型控制剂。则得到的氢氧化钙。白度92.1%；含量93.5%；比表面积30.1m2/g；气孔容量0.11cm3/g；分布粒度（D50）6.18um。
实施例11-1
方法及步骤同实施例1，消化步骤中添加晶型控制剂为焦磷酸钠，添加量未0.28公斤，则得到的氢氧化钙白度89.1%；含量93.5%；比表面积38.1m2/g；气孔容量0.14cm3/g；分布粒度（D50）9.18um。
比较例1
在1立方米的反应釜中加入18公斤温度为50℃工艺水，加入56公斤生石灰，生石灰活性200ml/4molHCl，粒度15mm。消化反应30min，结束温度90℃，使用导热油升温至100℃干燥，产物经风选除去超径颗粒，即制的干粉状氢氧化钙产品，白度85.1%；含量90.1%；比表面积20.1m2/g；气孔容量0.08cm3/g；分布粒度（D50）10.45um。
比较例2
在1立方米的反应釜中加入27公斤温度为50℃工艺水，加入56公斤生石灰，生石灰活性185ml/4molHCl，粒度15mm。消化反应40min，结束温度95℃，使用导热油升温至100℃干燥，产物经风选除去超径颗粒，即制的干粉状氢氧化钙产品，白度86.1%；含量89.8%；比表面积21.5m2/g；气孔容量0.09cm3/g；分布粒度（D50）11.45um。

Claims (5)

1.一种高比表面积、高白度氢氧化钙的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
（1）将生石灰破碎至15-20mm粒径范围，生石灰活性大于350mL/4molHCl，有效氧化钙含量≥92%，T60≤45s；
（2）生石灰与水在60-70℃条件下消化反应，反应初期添加一定量的晶型控制剂，制成氢氧化钙料浆，消化过程反应放热，控制消化结束后温度在95-98℃范围内，出料；所述的晶型控制剂为葡萄糖、柠檬酸钠、蔗糖中的一种或几种的混合物，晶型控制剂的重量为生石灰重量的0.5-1.0%；
（3）将消化结束的氢氧化钙料浆经震动筛、旋流器除杂，去除料浆中的盐酸不溶物、未反应的碳酸钙；
（4）除杂后料浆离心浓缩；
（5）浓缩料浆进行闪蒸干燥，干燥温度为105-120℃，并粉碎分级制成白度92%以上、比表面积40m2/g以上的氢氧化钙。
2.根据权利要求1所述的高比表面积、高白度氢氧化钙的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中消化反应过程在带搅拌反应釜、滚筒消化机、槽式消化机、笼式消化机中的任意一种中反应。
3.根据权利要求1所述的高比表面积、高白度氢氧化钙的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，氢氧化钙料浆依次经200目、8μm旋流器除杂。
4.根据权利要求1所述的高比表面积、高白度氢氧化钙的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中，离心后的氢氧化钙料浆浓缩至质量浓度30%及以上。
5.根据权利要求1所述的高比表面积、高白度氢氧化钙的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中粉碎后粒径控制在5-8μm。
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