一種用電石渣制備輕質碳酸鈣的方法技術

本發明專利技術公開了一種以電石渣為原料制備輕質碳酸鈣的方法，特別是以飽和脂肪酸或不飽和脂肪酸作為提取劑，電石渣作為鈣源制備微細輕質碳酸鈣的工藝。本發明專利技術工藝利用飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸作為提取劑，可以有效提取電石渣中的鈣離子并分離其難溶雜質，得到飽和脂肪酸鈣或不飽和脂肪酸鈣溶液，然后加入碳酸鹽或碳酸氫鹽，就可得到輕質碳酸鈣。該方法可以很好地解決工業廢棄電石渣的處理難題，同時也解決了輕質碳酸鈣容易聚集的難點，具有很好的經濟、社會及環保效率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種簡便經濟制備輕質碳酸鈣的新方法，特別是以電石渣作為原料，制備輕質碳酸鈣的的工藝。
技術介紹
電石是一種重要的化工原料，采用電石生產乙炔及相關化工產品，如聚氯乙烯、維 尼綸、炭黑等產品時，會有大量的電石渣排出。據國家發展與改革委員會的統計，2006年我國產生的電石渣總量達到驚人的1100多萬噸之巨。電石渣的主要成分是氫氧化鈣，同時還含有碳酸鈣、二氧化硅、碳渣、氧化鐵、氧化鋁、氧化鎂等雜質。由于其成分較為復雜，并帶有臭味，對周邊環境造成了嚴重的污染，是我國清潔生產和資源循環利用的重點和難點，也成為影響聚氯乙烯等電石下游產品生產規模擴大和發展的主要制約因素。目前，國內電石渣綜合利用的主要途徑有建筑與路基材料原料，廢氣與廢水處理，以及生產普通化工產品(如氧化鈣、漂白粉、碳酸鈣等)。將電石渣作為建材與路基材料是處理電石渣的有效途徑，但對于產生電石渣的廠家而言雖解決了廢棄物處理問題，卻無經濟效益；電石渣用于環保領域，可達到以廢治廢的目的，但用量有限；以電石渣制備一般化工產品，其預處理過程復雜，而產品價格不高，經濟效益有限，廠家積極性不高。所以，大部分廠家仍將電石渣棄置，既浪費資源又污染環境。因而如果以電石渣為原料制備出高純度的輕質碳酸鈣不僅能夠消除電石渣污染環境的問題，還可以得到高附加值的產品。目前使用電石渣作為原料制備碳酸鈣主要有以下幾個途徑I)電石渣煅燒碳化法其原理是將電石渣高溫煅燒后生產的生石灰與水發生消化反應，再通過向消化液中通入CO2或者其它的碳化液得到沉淀的碳酸鈣。此工藝存在明顯的缺陷，電石渣中的雜質(如S1、Mg、Fe、Al等的氧化物)在整個過程中不能除去，還有在煅燒的過程中易形成比CaO熔點低的多的鹽類，這些雜質對電石渣的消化和碳化都有很大的影響。該工藝生產出的碳酸鈣在品質、白度、晶型都不是很好，而且干燥、煅燒的過程需要大量的能耗、成本高，難以進行大量的推廣。2)氯化銨提鈣碳化法其原理如下化學方程式Ca(OH)2 + 2 NH4Cl ^ CaCl2 + 2ΝΗ3·Η20CaCl2+2NH3+C02+H20 — CaCO3 I +2NH4C1該工藝原理上是可行的，但在第一步反應為了使得氫氧化鈣完全反應必須不斷地蒸出氨，過濾及碳化過程的實施都會有氨氣地溢出，在整個過程工藝中廢水、廢氣、廢渣都難以處理，造成污染環境。3 )氨基酸提鈣碳化法尹應武等專利技術人在專利微細碳酸鈣制備新工藝(北京紫光英力化工技術有限公司·微細碳酸鈣制備新工藝中國，CN 101293663B, 2011-05-25.)，用氨基酸作為提取劑和催化劑，制取微細碳酸鈣。其方法原理如下Ca (OH) 2+NH2CHRC00H — (NH2CHRC00) 2Ca+H20該步是將微溶于水的氫氧化鈣轉換為水溶性的氨基酸鈣，在控制一定的pH值使得電石渣中的雜質(如S1、Mg、Fe、Al等的氧化物)均以沉淀的形式析出，過濾得到純凈的氨基酸鈣的溶液。再將氨基酸鈣的溶液與二氧化碳氣體進行反應制備出微細碳酸鈣，反應原理如下(NH2CHRCoo) 2Ca+C02 — CaC03+NH2CHRC00H該方法制備出的微細碳酸鈣具有粒徑小、表面積大、分散性好、良好的平滑性，但 是氨基酸的價格比較昂貴，并且氨基酸的碳鏈較短，表面修飾后的輕鈣與聚合物相容性不好，不利于后續工業應用。并且使用二氧化碳氣體從工業生產的角度來說，操作復雜，需要特殊的反應裝置，成本高，不利于工業生產。所以專利技術一種廉價的、對環境友好的方法仍是迫切之急。
技術實現思路
為了克服上述現有技術的不足，本專利技術提供了一種利用電石渣制備輕鈣的方法。此工藝可以增加利用電石渣生產的附加值，有效地解決環境污染問題，大大的提高電石渣的利用率和價值。本專利技術利用脂肪酸作為提取劑，可以很好的提取出電石渣中的有效鈣，并可以去除電石渣中所含的雜質，生產出的輕鈣沒有出現聚集的現象，且粒徑較小。本專利技術所采用的技術方案是，所述方法為將電石渣加入脂肪酸溶液中充分攪拌反應，通常攪拌反應I飛小時(優選攪拌反應廣2小時)，然后抽濾，濾液中邊攪拌邊滴加碳酸鹽或碳酸氫鹽的水溶液，滴加完畢時，控制反應液的PH值為6 8，即反應結束達到終點，反應液抽濾、濾餅烘干得到所述輕質碳酸鈣。本專利技術所述電石渣中鈣離子與脂肪酸的物質的量之比為1: 1-10，所述鈣離子的物質的量通過預先測定電石渣中鈣離子含量得到，具體的，可按照國家標準GB25572-2010中的方法測定得到。本專利技術所述脂肪酸為C2 C22的飽和脂肪酸或C3 C22的不飽和脂肪酸，所述不飽和脂肪酸的碳鏈中含有1飛個碳碳雙鍵。進一步，所述脂肪酸優選為乙酸、丙酸、丁酸、己酸、月桂酸、軟脂酸、硬脂酸、山崳酸、丙烯酸、巴豆酸、油酸、芥酸或亞油酸，最優選為丙酸、丁酸、己酸、軟脂酸、硬脂酸、油酸或亞油酸。本專利技術所述脂肪酸溶液中脂肪酸的質量百分分數為O.廣20%，優選1(Γ20%。所述脂肪酸溶液的溶劑為水或乙醇水溶液，所述乙醇水溶液中，乙醇、水的體積比為1: O. 5 8，優選1:1. 5^4ο所述濾液中邊攪拌邊滴加碳酸鹽或碳酸氫鹽的水溶液，所述滴加的速率通常可控制在 O. 6 lml/min。本專利技術所述碳酸鹽或碳酸氫鹽的水溶液中的碳酸根或碳酸氫根與濾液中鈣離子的物質的量之比為廣5:1，優選f1. 5:1。所述濾液中鈣離子的物質的量可利用鈣指示劑EDTA絡合滴定的方法測定，這是本領域技術人員公知的測定方法。所述碳酸鹽或碳酸氫鹽的水溶液的質量百分濃度通常為1(Γ25%。所述碳酸鹽優選為碳酸鈉、碳酸鉀或碳酸銨，最優選為碳酸鈉或碳酸銨；所述碳酸氫鹽優選為碳酸氫鈉、碳酸氫鉀或碳酸氫銨，最優選為碳酸氫鈉或碳酸氫銨。所述滴加完畢時，控制反應液的pH值為6 8，優選控制反應液的pH值為7. 5_8。本專利技術的反應原理是先將電石渣中的氫氧化鈣與脂肪酸反應，反應式如下 Ca (OH) 2+2RC00H — (RCOO) 2Ca+2H20R為Cl C21的烷基或C2 C21的烯基。本步驟是將微溶于水的氫氧化鈣通過脂肪酸轉化為可溶于水的脂肪酸鈣，pH值控制在6 8，優選pH值控制在7. 5-8，將電石渣中所含的雜質(如S1、Mg、Fe、Al等的氧化物)均以沉淀析出，過濾后可以得到純凈的脂肪酸鈣溶液，鈣的提取率最高可達到99. 77%。再將一定濃度的脂肪酸鈣溶液放入反應器中，在機械攪拌下，加入碳酸鈉或碳酸氫鹽溶液，制備得到輕質碳酸鈣，反應方程式如下(RCOO) 2Ca+M2C03 — CaCO3 丨 +2RC00M或(RCOO)2Ca+NHC03 — CaCO3 丨 +RC00N+RC00HM、N各自為可溶于水的碳酸鹽或碳酸氫鹽的陽離子，通常可為Na、K或NH4。將本專利技術工藝得到的輕質碳酸鈣進行分析檢驗，產品完全符合相關行業標準(HG2226-2010)，另外此輕質碳酸鈣純度較高，最高可達到98. 86%，粒徑較小、分散性好。本專利技術中采用脂肪酸作為提取劑，生成的輕質碳酸鈣的表面會有一層脂肪酸的包覆，而且應該是以化學鍵的形式吸附在碳酸鈣表面，因為羧基能與碳酸鈣表面的Ca2+發生化學反應，形成(Ca2+)-COOC)化學鍵，進而使得輕質碳酸鈣之間不會發生粘接和團聚，分散的效果很好。輕質碳酸鈣的紅外譜圖如附圖1所示。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用電石渣制備輕質碳酸鈣的方法，其特征在于所述方法為：將電石渣加入脂肪酸溶液中充分攪拌反應，然后抽濾，濾液中邊攪拌邊滴加碳酸鹽或碳酸氫鹽的水溶液，滴加完畢時，控制反應液的pH值為6~8，即反應結束達到終點，反應液抽濾、濾餅烘干得到所述輕質碳酸鈣。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：周密，董衛龍，錢欣，
申請(專利權)人：浙江工業大學，
類型：發明
國別省市：