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电石渣是乙炔生产过程中的废渣,对环境污染严重,传统的电石渣处理方式已经不能满足环境及经济的要求。传统的碳酸钙生产都是以石灰石为原料,在原料的开采中会对环境造成危害,同时产生大量的能耗。利用电石渣制备碳酸钙尤其是高附加值的纳米级碳酸钙,克服了上述缺点,将不但可以消除电石渣对环境的影响,而且能够节约碳酸钙的生产成本,可以实现环境治理和经济效益的双赢。
本研究以电石渣为原料,氯化铵为钙提取液,碳酸铵为碳化液,柠檬酸为晶型控制剂,成功的制备出了纳米级碳酸钙。
在钙的提取过程中,主要研究了预处理方式、浸出时间、温度、提取液用量、搅拌条件等对浸出过程的影响。电石渣的预处理方式、浸取温度及氯化铵的加入量对钙的提取效率有很大的影响。在室温下,采用900℃高温煅烧的方式对电石渣进行预处理,氯化铵的加入量为理论值的1.1倍,浸出率可达98%以上。
在碳酸化过程中,主要研究了晶型控制剂种类及用量、碳化温度、钙液浓度、碳酸铵滴加速度、搅拌条件等因素对碳酸钙晶体形貌、粒径、分散性及晶体结构的影响,得到了制备纳米碳酸钙的适宜工艺条件。在浸出液浓度为0.6 mol/l,机械搅拌强度为800 r/min,柠檬酸用量为碳酸钙质量的3%,碳酸铵滴加速度20 ml/min反应温度为12℃,陈化30 min的条件下,得到了直径80 nm,长径比2,粒径分布均匀,分散性好的纳米级棒状碳酸钙。在不同温度下制备的碳酸钙产品的X-ray图谱中,只发现了方解石结构,说明以柠檬酸为晶形控制剂可以抑制方解石向文石型转变。
对最佳工艺条件下制得的碳酸钙进行检测的结果表明,制得的样品完全达到了工业超细碳酸钙的行业标准(HG/T 2276-1996)工业超细碳酸钙要求。