CN103172100A - 一种制备不同粒径的碳酸钙的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用碱性废弃物制备不同粒径的碳酸钙的方法。即将碱性废弃物与一定质量的水混合，再加入氯化铵溶液溶解制得氯化钙溶液，通入CO2气体，生成碳酸钙沉淀。在专用的管式反应器中，通过调整流体流速，控制碱性废弃物吸收二氧化碳的反应时间及产物在反应器中的停留时间，控制反应温度，制备不同粒径的碳酸钙。该方法工艺简单，没有新的副产物产生，氯化铵溶液可以循环使用，是一种经济、环保的新工艺。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备碳酸钙的新方法，特别是在专用的管式反应器中，通过控制反应物的流速，控制二氧化碳反应时间，制备不同粒径的碳酸钙的方法。
背景技术
面对二氧化碳排放量逐年增加，温室效应加剧的危机形势，近年来研究二氧化碳的减排技术的新发明相应涌现，其中利用碱性废弃物吸收二氧化碳因其环保、成本低廉被广泛采用。目前利用电石渣等碱性废弃物制备不同粒径的碳酸钙的发明有，用电石渣制备超细碳酸钙的方法(CN1854069)，一种电石渣制备不同晶形微细和超细碳酸钙的方法(CN101264920)等，但CN101264920方法有新的副产物氯化钠生成，氯化钠的处理增加了工艺步骤和设备投入。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用碱性废弃物制备不同粒径的碳酸钙的方法。在专用的管式反应器中，通过调整流体流速，控制碱性废弃物吸收二氧化碳的反应时间制备不同粒径的碳酸钙，为碳酸钙的生产开辟一条来源丰富且成本低廉的新途径。
所述制备方法如下：
把碱性废弃物与一定比例的水(质量比)混合，制备料浆。在搅拌作用下加入氯化铵溶液溶解料浆，直至溶液的pH达到8左右。过滤，得到氯化钙和氨水的混合溶液。主要反应式如下：
Ca(OH)2+2NH4Cl＝CaCl2+2NH3·H2O
在专用的CO2管式吸收器中，向滤液中加入活化剂，以氯化钙和氨水为吸收剂，向反应器中通入CO2气体，调整CO2气体和氯化钙溶液的流速，从而控制CO2与氯化钙溶液的反应时间及产物在反应器中的停留时间，控制反应温度，生成不同粒径的碳酸钙沉淀。反应生成的碳酸钙沉淀和氯化铵溶液在流体的带动下排出反应器，过滤，干燥得不同粒径的碳酸钙沉淀，氯化铵溶液可以循环使用。
总反应式如下：
CaCl2+CO2+2NH3·H2O＝CaCO3+2NH4Cl+H2O
所述的碱性废弃物可以是电石渣，炼钢高炉渣，也可以是纯碱工业的废弃物，还可以是其他含有CaO、Ca(OH)2或可以转化成氢氧化钙的碱性物质或以上碱性废弃物的混合物。所述碱性废弃物优选是电石渣。
碱性废弃物与水的质量比可以是1∶15-1∶30。氯化铵溶液的浓度可以是0.5％～30％(质量比)。活化剂可以是硬脂酸钠，可以是十二烷基苯磺酸钠。
CO2气体的流速依据生产实际而定，通过控制流速，可吸收CO2的浓度可以是1％～100％(体积比)。氯化钙溶液的流速依据生产实际而定s。
反应温度控制在4～100℃。
在此项碱性废弃物吸收二氧化碳制备碳酸钙的方法中，采用专用的管式反应器，通过控制二氧化碳和氯化钙溶液的流速，从而控制二氧化碳与氯化钙溶液的反应时间及生成物在反应期内的停留时间，生成不同粒径的碳酸钙沉淀，为碳酸钙的生产开辟一条来源丰富且成本低廉的新途径。同时提高电石渣、炼钢高炉渣、纯碱工业等碱性废弃物的利用率和价值。可以吸收1％～100％(体积比)的CO2，从而实现CO2气体的资源化减排。
具体实施方式：
如下的实施例将更详细地描述本发明，但是本发明并不应仅仅限制在这些具体的实施例中。
实施例1
按电石渣∶水(质量比)＝1∶15混合制备料浆。在搅拌作用下加入2.5mol/L氯化铵溶液溶解至溶液的pH达到8左右。过滤，得到氯化钙和氨水的混合溶液，溶液浓度为4％。在专用的CO2管式吸收器中，向滤液中加入十二烷基苯磺酸钠，控制十二烷基苯磺酸钠的加入量为生成的碳酸钙质量的0.2％。控制吸收液的流速为2.5m/s。再向反应器中通入6％(体积比)的CO2气体，气体流速为15m/s，控制反应温度为4℃。反应结束后，过滤、干燥，得到方解石型碳酸钙。
实施例2
按电石渣∶水(质量比)＝1∶20混合制备料浆。在搅拌作用下加入3.0mol/L氯化铵溶液溶解至溶液的pH达到8左右。过滤，得到氯化钙和氨水的混合溶液，溶液浓度为5％。在专用的CO2管式吸收器中，向滤液中加入硬脂酸钠，控制硬脂酸钠的加入量为生成的碳酸钙质量的0.2％。控制吸收液的流速为2.5m/s。再向反应器中通入15％(体积比)的CO2气体，气体流速为20m/s，控制反应温度为12℃。反应结束后，过滤、干燥，得到球霰石型碳酸钙。
实施例3
按电石渣∶水(质量比)＝1∶20混合制备料浆。在搅拌作用下加入3.0mol/L氯化铵溶液溶解至溶液的pH达到8左右。过滤，得到氯化钙和氨水的混合溶液，溶液浓度为5％。在专用的CO2管式吸收器中，向滤液中加入硬脂酸钠，控制硬脂酸钠的加入量为生成的碳酸钙质量的0.2％。控制吸收液的流速为4m/s。再向反应器中通入25％(体积比)的CO2气体，气体流速为20m/s，控制反应温度为80℃。反应结束后，过滤、干燥，得到文石型碳酸钙。
实施例4
按电石渣∶水(质量比)＝1∶25混合制备料浆。在搅拌作用下加入10mol/L氯化铵溶液溶解至溶液的pH达到8左右。过滤，得到氯化钙和氨水的混合溶液，溶液浓度为8％。在专用的CO2管式吸收器中，向滤液中加入十二烷基苯磺酸钠，控制十二烷基苯磺酸钠的加入量为生成的碳酸钙质量的0.5％。控制吸收液的流速为3.0m/s。再向反应器中通入35％(体积比)的CO2气体，气体流速为40m/s，控制反应温度为12℃。反应结束后，过滤、干燥，得到球霰石型碳酸钙。
实施例5
按电石渣∶水(质量比)＝1∶30混合制备料浆。在搅拌作用下加入2.0mol/L氯化铵溶液溶解至溶液的pH达到8左右。过滤，得到氯化钙和氨水的混合溶液，溶液浓度为3％。在专用的CO2管式吸收器中，向滤液中加入硬脂酸钠，控制硬脂酸钠的加入量为生成的碳酸钙质量的0.1％。控制吸收液的流速为5m/s。再向反应器中通入10％(体积比)的CO2气体，气体流速为12m/s，控制反应温度为80℃。反应结束后，过滤、干燥，得到文石型碳酸钙。
Claims (7)
1.一种利用碱性废弃物制备不同粒径的碳酸钙的方法，其采用专用的管式反应器，通过调整反应物的流速，控制碱性废弃物吸收二氧化碳的反应时间制备不同粒径的碳酸钙，其特征在于所述方法通过以下步骤实现：
把碱性废弃物与一定质量比的水混合，制备料浆，在搅拌作用下加入氯化铵溶液溶解料浆，过滤；在专用的CO2管式吸收器中，向滤液中加入活化剂，向反应器中通入CO2气体，调整CO2气体和氯化钙溶液的流速，从而控制CO2与氯化钙溶液的反应时间及产物在反应器中的停留时间，控制反应温度，生成不同粒径的碳酸钙沉淀；过滤，干燥得不同粒径的碳酸钙沉淀，氯化铵溶液可以循环使用。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的反应器是专用管式反应器(与权利要求1相同，权利要求1中已经明确限定了采用专用的管式反应器，建议修改或删除)。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的碱性废弃物是电石渣，炼钢高炉渣，或纯碱工业的废弃物，或其他含有CaO、Ca(OH)2或可以转化成氢氧化钙的碱性物质或以上碱性废弃物的混合物。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的碱性废弃物与水的质量比是1∶15～1∶30。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的氯化铵溶液的浓度是0.5％～30％(质量比)。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的CO2气体的浓度是1％～100％(体积比)。
7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的反应温度控制在4～100℃。
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