CN108017079A - 一种石灰沫生产立方形碳酸钙的方法 - Google Patents

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周军
李自兵
陈鑫
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杨登萍
高凯
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Abstract

本发明公开了一种石灰沫生产立方形碳酸钙的方法，将石灰沫与水按照一定比例消化反应生成氢氧化钙乳液，再经过多级除渣、陈化后得到精制的氢氧化钙乳液，加入晶型控制剂，同时通入二氧化碳气体，进行碳化反应，即可得到一定浓度的碳酸钙乳液，将碳酸钙乳液进一步脱水、干燥、破碎、包装，最终得到立方形工业沉淀碳酸钙成品。本方法解决了现有碳酸钙生产在利用电石渣、石灰石为原料时，工艺复杂、产品粒径不均匀、分散性差的缺点。

Description

一种石灰沫生产立方形碳酸钙的方法
技术领域
本发明属于碳酸钙生产方法技术领域，尤其是一种石灰沫生产立方形碳酸钙的方法。
背景技术
目前公知技术中纳米碳酸钙生产大多是以石灰石为主要原料生产的，采用碳化法将优选石灰石高温煅烧，得到氧化钙和二氧化碳，然后氧化钙和水反应，生成精制氢氧化钙悬浮液；然后通通入气体，陈化一段时间，抽滤、干燥、粉碎，得到碳酸钙产品。
采用电石渣为原料，生产纳米碳酸钙，中国专利200510020830 提出以电石渣为原料，采用化学沉淀法制备超细碳酸钙的方法，将干燥的电石渣经溶液溶解后除去残渣后加入硬脂酸钠，再通入二氧化碳，进行反应得到产品；中国专利201010229442 提出—种利用电石渣制备高纯超细碳酸钙的方法，将电石渣粉碎、过筛、微波辅助加热燃烧以进行预处理；与氯化铵溶液或硝酸铵溶液混合、进行浸取，接着过滤得滤液；加入水溶性离子液体，得混合溶液；将混合溶液与碳酸氢铵溶液混合，在微波辐射作用下搅拌，过滤得碳酸钙固体。
2010 年，王嘉兴公开了用电石渣生产氢氧化钠联产碳酸钙的方法,专利号2010101577963,其将电石渣经过酸化净化，将氢氧化钙沉淀用清水重新调和成乳浊液,与溶解好的纯碱反应，得到氢氧化钠和碳酸钙的混合液体；氢氧化钠和碳酸钙的混合液体经离心分离后得到氢氧化钠溶液和碳酸钙湿品，氢氧化钠溶液经减压蒸馏，得到质量浓度为45%氢氧化钠溶液；碳酸钙湿品经烘干，粉碎，得到碳酸钙产品。与贵州大学不同的是，生产碳酸钙的同时产出了副产物氢氧化钠。
2013 年3 月，新疆天山水泥股份有限公司公开了一种超声法电石渣制备纳米碳酸钙的方法，将电石渣经过净化，加入分散剂、二氧化碳和空气，再经过超声波照射生成纳米碳酸钙，实现了粒径在30～200nm，产品纯度99.2%以上的制备方法。中国中材国际工程与中材国际环境工程公司也有类似的研究，公开了利用电石渣合成超细碳酸钙的方法，属于最新近公开的技术，将电石渣和水混合均匀，将氯化铵加入到电石渣的悬浊液中混合均匀，过滤除渣后得到澄清的氯化钙溶液，氯化钙溶液中加入硫酸盐、氯化物、柠檬酸盐、十二烷基苯磺酸钠、焦磷酸盐、油酸、柠檬酸铵、N-甲基吡咯烷酮、顺丁烯二酸中的一种进行晶形控制，充分溶解后向该溶液中通入CO2进行碳化反应，直至反应溶液的pH 值小于或等于7，得到超细碳酸钙浆液。此外，该方法还做了延伸，将超细碳酸钙浆液加入活化剂脂肪酸或水溶性偶联剂进行液相表面活化处理，脱水、洗涤、干燥后可获得活性碳酸钙微粉。该方法在整个碳化过程中严格控制碳化温度在10～30℃，而碳酸钙生成过程为放热反应，因此需采用庞大的强制冷却换热***。
中国专利申请公开CN1330039 公布了一种在较低温度下采用机械搅拌混合的方式合成纳米碳酸钙的方法，该方法在一定浓度的Ca(OH)2的悬浮液中通入二氧化碳气体进行碳化。通过对Ca(OH)2悬浮液的温度、二氧化碳气体的流量控制碳酸钙晶核的成核速率；在碳化至形成一定的晶核数后，由晶核形成控制转化为晶体生长控制，此时加入晶形调节剂控制各晶面的生长速率，从而达到形貌可控;继续碳化至终点加入分散剂调节粒子表面电荷得均匀分散的立方形碳酸钙纳米颗粒；然后将均匀分散的立方形纳米碳酸钙颗粒进行液相表面包覆处理。所获得的纳米活性碳酸钙粒子在25～100nm 之间可控，立方形，比表面大于25m2/g，粒径分布GSD 为1.57，吸油值小于28g/100g，且无团聚现象。所获得的产品性能优异，可作为高档橡胶、塑料以及汽车底漆中的功能填料。
中国专利CN100455515C 公布了一种纳米级碳酸钙颗粒的制备方法，该方法通过加入晶核形成促进剂，通过对氢氧化钙悬浮液的浓度、温度、二氧化碳其流量等调节来控制晶核数量、大小，来实现制备的经济节能性，得到颗粒大小及分布可控的立方形纳米级活性碳酸钙产品。该发明的特点是在碳化过程中无须传统强制冷却换热***，根据碳化反应放热逐渐提高悬浮液温度，加速碳化反应，缩短碳化反应时间。国内该方面的专利技术主要集中在如何控制颗粒粒度小、分布均匀、分散性能好等，从而得到更高经济价值的产品。
综上述，现有碳酸钙生产在利用电石渣为原料时，由于含有焦炭、Si、Al、Fe、Mg 及硫化物、磷化物及乙炔等杂质，使生产碳酸钙的工艺复杂、产品粒径不均匀、分散性差的缺点。
发明内容
本发明为解决固体废弃物生产碳酸钙时工艺复杂、产品粒径不均匀、分散性差的缺点的问题，通过多级除渣装置去除影响产品质量的硅酸盐，并且控制二氧化碳浓度、熟石灰的浓度、熟石灰温度等参数调节碳酸钙的晶型和粒径,具体为:
一种石灰沫生产立方形碳酸钙的方法，包括以下步骤：
（1）选用石灰窑煅烧后的石灰沫作为原料，粉磨并筛分至粒径＜30mm，得到生石灰；
（2）将步骤（1）中的生石灰与水加入到滚筒消化机中进行消化反应，得粗制熟石灰；
（3）将步骤（2）中的粗制熟石灰经过三级至五级除渣，陈化4-6小时，得到精制石灰乳；
（4）将步骤（3）中的精制石灰乳进入碳化塔后，浓度控制在10-15°Bé，温度控制在55℃-80℃之间，并加入氨基酸、蛋白质、蔗糖其中的一种晶型控制剂，添加量为0.1%-0.5%，控制二氧化碳浓度在25%-100%之间，持续通入二氧化碳气体进行碳化反应3-6小时，当碳化塔中乳液呈中性时，再持续通入二氧化碳气体进行碳化反应2-4小时，得到立方形的碳酸钙乳液；
（5）将步骤（4）中的碳酸钙乳液脱水、干燥、粉碎、包装，得到立方形碳酸钙成品。
如上所述消化反应时，生石灰与水的质量比为1: 4-8。
如上所述脱水工序中，压滤机压榨脱水后的滤饼水分在30%-35%之间。
如上所述干燥工序中，使用二级干燥，一级桨叶干燥机出料口物料水分≤25%，二级滚筒干燥机出料口水分≤0.5%。
如上所述产品立方形碳酸钙成品的pH值在8.0-10.0之间，白度≥92。
本发明所述的一种石灰沫生产立方形碳酸钙的方法，通过使用工业石灰沫和工业尾气二氧化碳作为原料生产附加值较高的碳酸钙系列产品，与现有技术中二氧化碳浓度很低相比具有巨大优势，高纯二氧化碳生产碳酸钙具有更大的产品调整空间，更高的碳化效率。大大降低投资成本和生产成本，优化了碳酸钙生产工艺，易于工业化生产。
具体实施方式
下面结合实例对本发明的技术方案进行清楚的、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，不代表全部实施方式。
实施例1：
一种石灰沫生产立方形碳酸钙的方法，包括以下的步骤：用石灰窑煅烧后的石灰沫作为原料，经过筛分后,取粒径＜30mm的石灰沫，得到生石灰;将生石灰按照1吨每小时，水按照6吨每小时的流量比例加入到滚筒消化机中进行消化反应，得粗制熟石灰，该乳液得波美度为11°Bé；粗制熟石灰经过先后经过60目、100目、100目、120目、120目的五级振动筛和排渣孔径为φ12、φ10、φ10、φ8、φ8的五级旋液除渣器，得到精制石灰乳，经过除渣波美度降为9°Bé；将精制石灰乳加到碳化塔中，温度控制在55℃，加入氨基酸8kg，并通入浓度为30%二氧化碳气体进行碳化反应，监测浆料的pH值，当pH值快到7时，使用酚酞滴定，无色时反应时间3小时，即停止碳化，得到碳酸钙乳液；将碳酸钙乳液加入板框式压滤机中，进行压滤脱水，得含水为33%碳酸钙滤饼；碳酸钙滤饼通过桨叶干燥机后得到水分23.5%的物料、物料通过滚筒干燥机，滚筒干燥机出料口水0.15%。得到水分合格的碳酸钙颗粒；碳酸钙颗粒通过冲击磨进行破碎并选粉，符合粒径要求的碳酸钙成品通过冲击磨出料口通过罗茨风机输送进入包装仓；碳酸钙成品通过包装机进行包装，得到水分0.15%，pH值9.7，白度93.1，沉降体积2.7的轻质碳酸钙产品。
实施例2与实施例1不同之处在于：石灰沫经过筛分后,取粒径＜20mm得到生石灰;将生石灰按照1吨每小时，水按照4吨每小时的流量比例加入到滚筒消化机中进行消化反应，得粗制熟石灰，该乳液得波美度为10°Bé；粗制熟石灰经过先后经过60目、100目、100目的三级振动筛和排渣孔径为φ12、φ8、φ8的五级旋液除渣器，得到精制石灰乳，经过除渣波美度降为9°Bé；将精制石灰乳加到碳化塔中，温度控制在80℃，加入12kg蔗糖，并通入浓度为90%二氧化碳气体进行碳化反应，监测浆料的pH值，当pH值快到7时，使用酚酞滴定，无色时反应时间2小时，即停止碳化，得到碳酸钙乳液。
实施例3与实施例1、2不同之处在于：石灰沫经过筛分后,取粒径＜30mm得到生石灰;将生石灰按照1吨每小时，水按照8吨每小时的流量比例加入到滚筒消化机中进行消化反应，得粗制熟石灰，该乳液得波美度为15°Bé；将精制石灰乳加到碳化塔中，温度控制在60℃，并加入蛋白质20kg，并通入浓度为25%二氧化碳气体进行碳化反应，监测浆料的pH值，当pH值快到7时，使用酚酞滴定，无色时反应时间4小时，即停止碳化，得到碳酸钙乳液。
以上描述了本发明的基本原理、主要特征和发明的优点，本行业的技术人员应该明白，本发明不受上述实施例的限制，凡在本发明的工艺原理或方法目的之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种石灰沫生产立方形碳酸钙的方法，其特征在于包括以下步骤：
选用石灰窑煅烧后的石灰沫作为原料，粉磨并筛分至粒径＜30mm，得到生石灰；
将步骤（1）中的生石灰与水加入到滚筒消化机中进行消化反应，得粗制熟石灰；
将步骤（2）中的粗制熟石灰经过三级至五级除渣，陈化4-6小时，得到精制石灰乳；
将步骤（3）中的精制石灰乳进入碳化塔后，浓度控制在10-15°Bé，温度控制在55℃-80℃之间，并加入氨基酸、蛋白质、蔗糖其中的一种晶型控制剂，添加量为0.1%-0.5%，控制二氧化碳浓度在25%-100%之间，持续通入二氧化碳气体进行碳化反应3-6小时，当碳化塔中乳液呈中性时，再持续通入二氧化碳气体进行碳化反应2-4小时，得到立方形的碳酸钙乳液；
将步骤（4）中的碳酸钙乳液脱水、干燥、粉碎、包装，得到立方形碳酸钙成品。
2.根据权利要求1所述的一种石灰沫生产立方形碳酸钙的方法，其特征在于：上述消化反应时，生石灰与水的质量比为1: 4-8。
3.根据权利要求1所述的一种石灰沫生产立方形碳酸钙的方法，其特征在于：上述脱水工序中，压滤机压榨脱水后的滤饼水分在30%-35%之间。
4.根据权利要求1所述的一种石灰沫生产立方形碳酸钙的方法，其特征在于：上述干燥工序中，使用二级干燥，一级桨叶干燥机出料口物料水分≤25%，二级滚筒干燥机出料口水分≤0.5%。
5.根据权利要求1所述的一种石灰沫生产立方形碳酸钙的方法，其特征在于：立方形碳酸钙成品的pH值在8.0-10.0之间，白度≥92。
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