TW201518213A - 中性鈣化物之製造方法及中性土 - Google Patents

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一種中性鈣化物之製造方法包含下列步驟。首先，提供一批次之副產石灰，其中該批次之副產石灰包含至少一鹼性鈣化物，該鹼性鈣化物之酸鹼值大於12。接著，研磨該批次之副產石灰。接著，加入一批次之酸於該批次之副產石灰中，使鹼性鈣化物與該批次之酸反應形成一中性鈣化物及水，其中中性鈣化物之酸鹼值介於6至8。接著，分離中性鈣化物及水。以及，一種中性土包含至少一第一中性鈣化物以及一矽化物。第一中性鈣化物占25-35%重量比。

Description

中性鈣化物之製造方法及中性土
本發明是有關於一種中性鈣化物之製造方法及一種中性土，且特別是有關於副產石灰的中性鈣化物製造方法及中性土。
石油焦乃石油煉解製程中的重質油在高溫下裂解生產輕質油品時的副產物，其主要的元素組成為碳，佔有80wt%以上，其餘的為氫、氧、氮、硫和金屬。因為石油焦之熱值高，可做為鍋爐、水泥窯或煉鋼之燃料；然而石油焦中約7%的含硫量，燃燒時將產生過量的硫化物(SOx)，會造成環境污染問題。所以目前使用石油焦作為燃料時，在燃燒過程中添加石灰石(CaCO3)來進行脫硫反應，以減少石油焦燃料的硫化物排放問題。
燃燒石油焦及石灰石所產生之灰渣，其主要的成分包含硫酸鈣、二水硫酸鈣、氧化鈣及氫氧化鈣等，通常稱為副產石灰。副產石灰的pH值達12以上，屬於強鹼。原先已有研究認為副產石灰可做為營建級配料、汙泥脫水固化或土壤改質之用。實際上，因為副產石灰混入水泥作為營建級配料，其仍會持續吸水形成水化物導致水泥或路面膨脹崩解；而副產石灰的強鹼性，若未經妥善處理就直接施用於土壤，將使土壤草木難生，更可能污染地下水源。因此，如何解決上述種種問題，使副產石灰得以循環再生利用，即為發展本發明之目的。
本發明之一目的就是在提供一種中性鈣化物之製造方法，其包含下列步驟。首先，提供一批次之副產石灰，其中該批次之副產石灰包含至少一鹼性鈣化物，該鹼性鈣化物之酸鹼值大於12。接著，研磨該批次之副產石灰。接著，加入一批次之酸於該批次之副產石灰中，使鹼性鈣化物與該批次之酸反應形成一中性鈣化物及水，其中中性鈣化物之酸鹼值介於6至8。接著，分離中性鈣化物及水。
本發明之在一目的就是在提供一種中性土包含至少一第一中性鈣化物以及一矽化物。第一中性鈣化物占25-35%重量比。
本發明因採用批次投入副產石灰與酸進行中和反應，故能以低成本、高效率的方式來製造中性鈣化物。依據本發明方法所製造之中性鈣化物除了可作為營建級配料、各種工業原料之用，還可作為一種中性土，本發明之中性土進一步混摻定比例之肥料後，可作為農業、園藝之用，達到副產石灰資源再生之目的。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，作詳細說明如下。
圖1繪示本發明之第二實施例之製造方法流程圖。
在本發明之第一實施例中，中性鈣化物之製造方法包含下列步驟。首先，步驟1：提供一批次之副產石灰。請參閱下列表1所示本實施例所使用副產石灰之成分及所占重量百分比，其中每批次之副產石灰包含 氧化鈣、氫氧化鈣等鹼性鈣化物，氧化鈣、氫氧化鈣等鹼性鈣化物溶於水中之酸鹼值大於12.5。
接著，步驟2：研磨此批次之副產石灰形成複數個顆粒，該等顆粒之粒徑介於10mm至500mm，較佳是300mm之粒徑大小。在本實施例中，可採用大型破碎機或搗碎機配合適當之篩網，將塊狀之副產石灰投入破碎機進行粉碎再過篩，反覆數次後即可獲得顆粒狀之副產石灰。
接著，步驟3：加入一批次之酸於此批次之副產石灰中，使氧化鈣、氫氧化鈣等鹼性鈣化物與此批次之酸反應形成一中性鈣化物及水。在本實施例中，選用硫酸來中和氧化鈣、氫氧化鈣等鹼性鈣化物，請參閱下列表2所示加入一批次之硫酸於一批次之副產石灰之配比。
表2加入一批次之硫酸於一批次之副產石灰之配比
硫酸與氧化鈣、氫氧化鈣可反應生成中性的硫酸鈣(酸鹼值介於6至8)及水(H2O)。硫酸中和氧化鈣、氫氧化鈣等鹼性鈣化物的反應包含下列反應式：CaO+H2O → Ca(OH)2(式1)
H2SO4+Ca(OH)2 → CaSO4+2H2O(式2)
值得說明的是，式1及式2均為放熱反應，反應過程中會急速放出大量的熱能，在操作此步驟時，需緩慢地將顆粒狀之副產石灰投入反應器中的酸溶液。另一方面，在反應器外圍可增設冷卻管吸收反應熱以控制反應溫度，而吸熱蒸發的水亦可回收再利用。反應器設有pH監測設備，當反應溶液的pH值由強鹼性快速下降而穩定於7-8，即表示副產石灰與硫酸的中和反應完成。
接著，步驟4：分離中性鈣化物及水。在本實施例中，硫酸溶液與副產石灰進行中和反應所生成的產物主要為中性的硫酸鈣、水以及極微量的硫酸鎂、硫酸鉀等。硫酸鈣為微溶性，在反應溶液形成沉澱物。於中和反應完成後，以細濾網或離心機分離沉澱物形成濾餅及濾液，其中濾餅的主要成分為硫酸鈣、二水硫酸鈣及二氧化矽(合計占95%以上之固成分重量比)；濾液的pH為中性，主要成分為水。
簡要來說，副產石灰與酸中和後所得之濾餅即可作為一種中 性土，其包含中性的硫酸鈣及二氧化矽，硫酸鈣占整體中性土的重量比介於5-35%。中性土已不含任何環境有害物質，除了可作為營建級配料外，還可進一步將中性土添加一定比例的氮、磷、鉀肥成分，再經製粒、乾燥等步驟後，即可做為農業或園藝用之肥料土。
本發明還提供一種連續式批次生產中性鈣化物的方法。圖1繪示本發明之第二實施例之製造方法流程圖，與第一實施例不同的是，本實施例是選用鹽酸(HCl)來中和氧化鈣、氫氧化鈣等鹼性鈣化物。
請參見圖1所示，中性鈣化物之製造方法包含下列步驟。首先，如第一實施例之步驟1及步驟2：提供一批次之副產石灰(副產石灰之成分及所占重量百分比請參見表1)；以及研磨此批次之副產石灰形成複數個顆粒。接著，步驟2-1，將此批次之副產石灰均勻分散於水中。值得說明的是，副產石灰的成分中，氧化鈣、氫氧化鈣等鹼性鈣化物具有水溶性，溶解時會急速釋放出熱能；硫酸鈣、二水硫酸鈣及二氧化矽等成分為微溶性或不溶性，在水中會形成沉澱物。在操作本步驟時，應將顆粒裝之副產石灰緩慢地倒入反應器的水中，同時進行攪拌以使副產石灰均勻地分散在水中。
接著，步驟3：加入一批次之酸於此批次之副產石灰中，使氧化鈣、氫氧化鈣等鹼性鈣化物與此批次之酸反應形成一中性鈣化物及水。在本實施例中，選用鹽酸來中和氧化鈣、氫氧化鈣等鹼性鈣化物，請參閱下列表3所示加入一批次之鹽酸於一批次之副產石灰之配比。
鹽酸與氧化鈣、氫氧化鈣可反應生成中性的氯化鈣(酸鹼值介於6至7)及水(H2O)。鹽酸中和氧化鈣、氫氧化鈣等鹼性鈣化物的反應包含下列反應式：CaO+H2O → Ca(OH)2(式1)
2HCl+Ca(OH)2 → CaCl2+2H2O(式3)
同樣地，式1及式3均為放熱反應，反應過程中會急速放出大量的熱能，在操作此步驟時，需緩慢地將鹽酸溶液投入反應器中的副產石灰溶液。另一方面，在反應器外圍可增設冷卻管吸收反應熱以控制反應溫度，而吸熱蒸發的水亦可回收再利用。反應器設有pH監測設備，當反應溶液的pH值由強鹼性快速下降而穩定於6-7，即表示副產石灰與鹽酸的中和反應完成。
接著，步驟4：分離中性鈣化物及水。在本實施例中，鹽酸溶液與副產石灰進行中和反應所生成的產物主要為中性的氯化鈣、水以及極微量的氯化鎂、氯化鉀等。氯化鈣為水溶性，於中和反應完成後，副產石灰中的硫酸鈣、二水硫酸鈣及二氧化矽形成沉澱物。以細濾網或離心機分離沉澱物形成濾餅及濾液，其中濾餅的主要成分為硫酸鈣、二水硫酸鈣及二氧化矽(合計占95%以上之固成分重量比)；濾液的pH為中性，主要成分為氯化鈣水溶液。將氯化鈣水溶液通往一加熱器中，將水分蒸乾即可獲得氯化鈣晶體，蒸發的水分經冷卻回流至進行中和反應的反應器循環使用。 濾餅同樣可作為中性土；而蒸乾濾液所得之氯化鈣精煉純化後，能作為各種工業原料之用。
接著，重複步驟1及2，投入下一批次研磨成顆粒狀的副產石灰於反應器中；以及，步驟6，將步驟4中分離所得之水循環至步驟2-1中使用。依據本實施例之步驟，即可以連續式批次生產方式將副產石灰製造成各種資源性中性鈣化物，不僅具有低成本、高效率的優點，且反應過程中絕高比例的水均能回收循環使用，達到節能環保之目的。
綜上所述，本發明因採用批次投入副產石灰與酸進行中和反應，故能以低成本、高效率的方式來製造中性鈣化物。依據本發明方法所製造之中性鈣化物除了可作為營建級配料、各種工業原料之用，還可作為一種中性土，本發明之中性土進一步混摻定比例之肥料後，可作為農業、園藝之用，達到副產石灰資源再生之目的。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視本案所附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

  1. 一種中性鈣化物之製造方法，包含下列步驟：步驟1，提供一批次之副產石灰，其中該副產石灰包含至少一鹼性鈣化物，該鹼性鈣化物之酸鹼值大於12；步驟2，研磨該批次之副產石灰；步驟3，加入一批次之酸於該批次之副產石灰中，使該鹼性鈣化物與該批次之酸反應形成一中性鈣化物及水，其中該中性鈣化物之酸鹼值介於6至8；以及步驟4，分離該中性鈣化物及水。
  2. 如申請專利範圍第1項所述中性鈣化物之製造方法，其中步驟2研磨該批次之副產石灰形成複數個顆粒，該等顆粒之粒徑介於10mm至500mm。
  3. 如申請專利範圍第1項所述中性鈣化物之製造方法，其中步驟3加入該批次之酸為鹽酸，形成之該中性鈣化物為氯化鈣。
  4. 如申請專利範圍第1項所述中性鈣化物之製造方法，其中步驟3加入該批次之酸為硫酸，形成之該中性鈣化物為硫酸鈣。
  5. 如申請專利範圍第1項所述中性鈣化物之製造方法，其中步驟4包含以加熱法或過濾法分離該中性鈣化物與水。
  6. 如申請專利範圍第1項所述中性鈣化物之製造方法，其更包含：步驟2-1，於研磨該批次之副產石灰後，將該批次之副產石灰均勻 分散於水中；步驟5，重複步驟1及2；以及步驟6，於分離該中性鈣化物及水後，將分離所得之水循環至步驟2-1中使用。
  7. 一種中性土，其包含：至少一第一中性鈣化物，占25-35%重量比；以及一矽化物。
  8. 如申請專利範圍第8項所述之中性土，其中該第一中性鈣化物為硫酸鈣，該矽化物為二氧化矽。
  9. 如申請專利範圍第9項所述之中性土，還包含二水硫酸鈣，該二水硫酸鈣占60-70%重量比，該二氧化矽占1-5%重量比。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之中性土，還包含：氮、磷、及鉀化合物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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TWI657066B (zh) * 2016-09-20 2019-04-21 黃義興 一種副產石灰資源化處理方法

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