利用电石渣制备超细活性碳酸钙的技术与机理

来源 :中国地质大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:yahoo
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电石渣是电石制备乙炔气体过程中产生的废渣,其主要成分是氢氧化钙。我国电石渣年产量巨大,且不易于处理,往往就地堆放或填埋,不仅浪费土地,也会对周边环境造成污染。本论文根据山西某厂电石渣原料的实际成分,采用合理的生产工艺及优化方法制备出超细活性碳酸钙产品,不仅能获得经济效益,而且提供了处理大量囤积的电石渣的合理方式,缓解了环境压力,具有良好的社会效益。通过研究得出以下结论:1)探究对电石渣原料的预处理方式及最优工艺条件,以去除氧化铁等氧化物杂质,并高效地将电石渣中的钙转化为Ca2+形式存在。最终确定的浸取最佳工艺条件为:Ca(OH)2的初始配制浓度1mol/L,反应温度20℃,搅拌速率200r/min,反应时间20min。在此条件下,可以有效除去杂质,浸取后Ca2+转化率达到80%。2)采用气-液间歇碳化法利用电石渣制备轻质碳酸钙。通过控制不同工艺参数和反应条件,总结出最较优的制备方式和制备工艺。最优工艺参数为Ca(OH)2配制浓度为1mol/L,反应温度20℃,二氧化碳体积浓度25%,流速1.5L/min,反应液pH降为7停止反应。最优参数下制得的产品颗粒呈立方板状,d50=6.30μm,d90=14.18μm,比表面积为0.75m2/g。产品白度达95左右,碳酸钙纯度98.4%,以上结果均达到HG/T2226-2000优等品的指标要求。3)进一步优化产品的微观形貌,最终选定聚丙烯酸钠为实验的最优外加剂,最优添加量为2%。在此优化工艺下,制备出产品的粒度测试结果为d50=3.22μm,d90=6.46μm,比表面积1.28m2/g。在电镜下清晰地观察到大量粒度在10100nm的纳米级碳酸钙颗粒,它们除了少量单独存在以外,一部分附着在大颗粒表面形成微米级团聚体,还有一部分以相互团聚的形式存在。从机理上分析,碱性条件下,体系中的聚丙烯酸钠主要以RCOO基团的形式包裹在生成的颗粒表面,其分子呈链状伸展,不同颗粒表面附着的链状外加剂分子远端相互排斥,降低了晶粒的表面能,在体系中起到空间位阻作用,阻碍颗粒间的团聚和继续长大,达到很好的分散效果,使得成核速率大于晶核生长速率;体系析出的新的晶核可以持续分散,各自均匀生长,颗粒在各个方向的生长速率相同,最终使颗粒成为球型。
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