一種利用電石渣製備高純超細碳酸鈣的方法
2023-06-18 10:38:31 1
專利名稱：一種利用電石渣製備高純超細碳酸鈣的方法
技術領域：
本發明涉及利用電石渣製備高純超細碳酸鈣的方法。
背景技術：
電石渣是電石水化製取乙炔氣體後產生的一種工業廢渣。其年產生量已逾千萬 噸，歷年累積的電石渣則上億噸。電石渣漿的含水量大、鹼性高，且流量大，是主要的汙染源 之一，故必須對其進行治理或轉化利用。由於電石渣的主要成分是氫氧化鈣[Ca(OH)2]，因 此，在對其治理和轉化利用中，大多用它來製備碳酸鈣(CaCO3) 了，原因是不同行業對各種 碳酸鈣的需求量大，故其附加值相對較高。目前，用電石渣製備碳酸鈣、乃至超細碳酸鈣的， 已有其優點各異的多種方法，其中，授權公告號為CN100390064C、名稱為《用電石渣製備超 細碳酸鈣的方法》就是其中之一。該方法是利用氯化銨(NH4Cl)作為浸取劑，以製得氯化鈣 溶液；然後，在添加了改性劑硬脂酸鈉的條件下，向氯化鈣溶液中通入CO2氣體；通過調節 PH值和反應溫度，就能夠最終得到超細碳酸鈣。然而，該方法卻存在浸取的過程中有難聞的 臭味，對環境與操作人員健康造成不利影響的問題；並且該方法所得碳酸鈣產品的粒徑也 較大，純度也不高。
發明內容
本發明的目的是，提供一種在用氯化銨浸取過程中，對環境基本無汙染；所得產品 粒徑也更小，純度更高的利用電石渣製備高純超細碳酸鈣的方法。為實現所述發明目的，提供這樣一種利用電石渣製備高純超細碳酸鈣的方法，該 方法與現有技術相同的方面是，所用浸取劑中包括氯化銨溶液，其改進之處是，所用浸取劑 之一為硝酸銨溶液，並包括以下步驟(1)將電石渣粉碎、並用100目篩過篩，然後300°C 500°C下加熱燃燒，以除去電 石渣中的殘存的揮發性有機物質和雜質(本領域技術人員清楚，它們包括硫化氫、磷化氫、 乙炔氣體和其他揮發性有機物雜質、殘存物)；(2)將經步驟⑴預處理、並冷卻至室溫的電石渣，與濃度為1. 2 2. Omol/L的氯 化銨溶液或硝酸銨溶液混合、並充分攪拌以進行浸取，時間不少於30min ；其中，氯化銨溶 液或硝酸銨溶液的用量，以得其Ca2+離子濃度為1. 0 1. 5mol/L的氯化鈣溶液或硝酸鈣溶 液為度；接著過濾，以去除氯化鈣溶液或硝酸鈣溶液中的鐵、鎂、鋁和矽雜質離子，得濾 液；(3)在第(2)步所得濾液中加入水溶性離子液體，得混合溶液；其中，該水溶性離 子液體的用量是所述濾液中氯化鈣或硝酸鈣質量的0. 1 0. 5% ；(4)在1 1. 8mol/L碳酸氫銨溶液中，加入氨水溶液，以調節該碳酸氫銨溶液的 PH值到8 10 ；(5)將步驟(3)得到的混合溶液與步驟(4)得到的碳酸氫銨溶液混合，在微波輻射作用下充分攪拌，時間為5 30min，得碳酸鈣乳濁液，過濾得碳酸鈣固體；其中，碳酸 氫銨溶液中的碳酸氫銨和步驟(3)所得混合溶液中的氯化鈣或硝酸鈣的摩爾比為1.0 1.2 1.0，微波頻率為2450士50MHz，微波功率為800 1000W，微波設定的反應溫度為 25 55 ；接著，在碳酸鈣固體冷卻到室溫後，用蒸餾水洗滌2 3次；(6)將在步驟(5)洗滌後碳酸鈣固體，置於95 105°C溫度下乾燥，得粉體狀碳酸 鈣。從方案中可以看出，由於本發明在預處理電石渣時，除去了所含的硫化氫、磷化氫 以及乙炔氣體等雜質和殘存物，因此，與現有技術相比較，在接著進行的浸取過程中就不會 產生難聞的臭味，故不會對環境造成第二次汙染，有利於操作人員的健康。由於本發明是用 水溶性離子液體來改善最終產品碳酸鈣粉體的分散性的，所以，其粒徑比現有技術的更小 (驗證表明其粒徑30 200nm之間)，純度更高(驗證表明其純度均在99. 2%以上)，故完 全符合塑料、橡膠、塗料和油漆行業的要求。下面結合具體實施方式
對本發明作進一步的說明。
具體實施例方式一種利用電石渣製備高純超細碳酸鈣的方法，該方法所用浸取劑中包括氯化銨溶 液，本發明中浸取劑之一還可以是硝酸銨溶液，並包括以下步驟(1)將電石渣粉碎、並用100目篩過篩，然後300°C 500°C下加熱燃燒(最好用微 波加熱燃燒，以提高燃燒速度，縮短燃燒時間)，以除去電石渣中殘存的揮發性有機物質和 雜質硫化氫、磷化氫、乙炔氣體和其他揮發性有機物雜質、殘存物；(2)將經步驟(1)預處理、並冷卻至室溫的電石渣，與濃度為1. 2 2. Omol/L的 氯化銨溶液或硝酸銨溶液混合、並充分攪拌以進行浸取(通常的攪拌速度為200r/min)， 時間不少於30min ；其中，氯化銨溶液或硝酸銨溶液的用量，以得其Ca2+離子濃度為1. 0 1. 5mol/L的氯化鈣溶液或硝酸鈣溶液為度；接著過濾，以去除氯化鈣溶液或硝酸鈣溶液中的鐵、鎂、鋁和矽雜質離子(以及其 他雜質和殘存物)，得濾液；(3)在第(2)步所得濾液中加入水溶性離子液體，得混合溶液；其中，該水溶性離 子液體的用量是上述濾液中氯化鈣或硝酸鈣質量的0. 1 0. 5% ；(4)在1 1. 8mol/L碳酸氫銨溶液中，加入氨水溶液，以調節該碳酸氫銨溶液的 PH值到8 10 ；(5)將步驟(3)得到的混合溶液與步驟(4)得到的碳酸氫銨溶液混合，在微波輻射 作用下充分攪拌(通常的攪拌速度為200r/min)，時間為5 30min，得碳酸鈣乳濁液，過濾 得碳酸鈣固體；其中，碳酸氫銨溶液中的碳酸氫銨和步驟(3)所得混合溶液中的氯化鈣或 硝酸鈣的摩爾比為1. 0 1. 2 1. 0，微波頻率為2450士50MHz，微波功率為800 1000W， 微波設定的反應溫度為25 55°C ；接著，在碳酸鈣固體冷卻到室溫後，用蒸餾水洗滌2 3次；(6)將在步驟(5)洗滌後碳酸鈣固體，置於95 105°C溫度下乾燥(通常為4小 時)，得粉體狀碳酸鈣。
進一步講，水溶性離子液體為[Bmim]Cl、[Emim]Cl、^!!！加扣？『或[Emim]BF4。更進一步講，在步驟(5)過濾得碳酸鈣固體之後，收集所剩濾液；用稀鹽酸或稀硝 酸將該濾液的PH值調至4 6，並使濾液中氯化銨或硝酸銨的濃度為1. 2 2. Omol/L,以 作為步驟(2)所用浸取劑來浸取電石渣，實現浸取劑的再循環利用。本發明按照上述步驟進行過試驗驗證。各驗證例在步驟(1)中，是把粉碎後的電 石渣置於微波馬弗爐中加熱燃燒的。其燃燒溫度和時間雖約有不同，但均以能最大限度地 除盡電石渣中的硫化氫、磷化氫、乙炔氣體和其他揮發性有機物雜質、殘存物為度。其餘步 驟及驗證結果見下表 從驗證中可以看出，無論作為最終產物的碳酸鈣粉體是什麼形態，其粒徑均在 30 200nm之間，其純度均在99. 2%以上。
權利要求
一種利用電石渣製備高純超細碳酸鈣的方法，該方法所用浸取劑中包括氯化銨溶液，其特徵在於，所述浸取劑之一為硝酸銨溶液，並包括以下步驟(1)將電石渣粉碎、並用100目篩過篩，然後300℃～500℃下加熱燃燒，以除去電石渣中殘存的揮發性有機物質和雜質；(2)將經步驟(1)預處理的電石渣冷卻至室溫，然後與濃度為1.2～2.0mol/L的氯化銨溶液或硝酸銨溶液混合、並充分攪拌以進行浸取，時間不少於30min；其中，氯化銨溶液或硝酸銨溶液的用量，以得其Ca2+離子濃度為1.0～1.5mol/L的氯化鈣溶液或硝酸鈣溶液為度；接著過濾，以去除氯化鈣溶液或硝酸鈣溶液中的鐵、鎂、鋁和矽雜質離子，得濾液；(3)在第(2)步所得濾液中加入水溶性離子液體，得混合溶液；其中，該水溶性離子液體的用量是所述濾液中氯化鈣或硝酸鈣質量的0.1～0.5％；(4)在1～1.8mol/L碳酸氫銨溶液中，加入氨水溶液，以調節該碳酸氫銨溶液的pH值到8～10；(5)將步驟(3)得到的混合溶液與步驟(4)得到的碳酸氫銨溶液混合，在微波輻射作用下充分攪拌，時間為5～30min，得碳酸鈣乳濁液，過濾得碳酸鈣固體；其中，碳酸氫銨溶液中的碳酸氫銨和步驟(3)所得混合溶液中的氯化鈣或硝酸鈣的摩爾比為1.0～1.2∶1.0，微波頻率為2450±50MHz，微波功率為800～1000W，微波設定的反應溫度為25～55℃；接著，在碳酸鈣固體冷卻到室溫後，用蒸餾水洗滌2～3次；(6)將在步驟(5)洗滌後碳酸鈣固體，置於95～105℃溫度下乾燥，得粉體狀碳酸鈣。
2.根據權利要求1所述利用電石渣製備高純超細碳酸鈣的方法，其特徵在於，所述水 溶性離子液體為[Bmim]Cl、[Emim]Cl、^!!！加扣？『或[Emim]BF4。
3.根據權利要求1或2所述利用電石渣製備高純超細碳酸鈣的方法，其特徵在於，在 步驟(5)過濾得碳酸鈣固體之後，收集所剩濾液；用稀鹽酸或稀硝酸將該濾液的pH值調至 4 6，並使濾液中氯化銨或硝酸銨的濃度為1. 2 2. Omol/L,以作為步驟(2)所用浸取劑 再循環利用。
全文摘要
一種利用電石渣製備高純超細碳酸鈣的方法，該方法包括步驟有將電石渣粉碎、過篩、微波輔助加熱燃燒以進行預處理；與濃度為1.2～2.0mol/L的氯化銨溶液或硝酸銨溶液混合、以進行浸取，接著過濾得濾液；加入水溶性離子液體，得混合溶液；將混合溶液與碳酸氫銨溶液混合，在微波輻射作用下攪拌，過濾得碳酸鈣固體；接著用蒸餾水洗滌2～3次；最後置於95～105℃溫度下乾燥，得粉體狀碳酸鈣。本發明不會造成對環境的第二次汙染；碳酸鈣粉體的分散性好，粒徑在30～200nm之間，純度均在99.2％以上。完全符合橡膠、塑料、塗料工業生產的要求。並且在碳酸鈣製備的過程中實現了浸取劑以及水的循環利用，降低了生產成本。
文檔編號B09B3/00GK101891229SQ20101022944
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月19日 優先權日2010年7月19日
發明者劉仁龍, 劉作華, 周小霞, 孫大貴, 左趙宏, 李明松, 杜軍, 範興, 陶長元 申請人:重慶大學