氨碳化-鈣轉(zhuǎn)化二步法低溫轉(zhuǎn)化制備碳酸鈣的方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及碳酸鈣技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種氨碳化-鈣轉(zhuǎn)化二步法低溫轉(zhuǎn)化制備碳酸鈣的方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]工業(yè)廢石膏在大宗工業(yè)固體廢棄物中占有重要的比例，根據(jù)其來源不同，廢石膏可分為磷石膏、脫硫石膏、氟石膏等。目前以堆砌為主，既污染環(huán)境有占用土地資源，如何實(shí)現(xiàn)廢石膏的資源化利用是亟需解決的問題。廢石膏主要成分為二水硫酸鈣，硫酸鈣與氨碳化產(chǎn)物反應(yīng)制備碳酸鈣和硫酸銨可以變廢為寶，有效利用鈣資源、硫資源。
[0003]碳酸鈣是一種無機(jī)化合物，化學(xué)純度高，惰性強(qiáng)，熱穩(wěn)定性好，具有吸油率低、硬度低、磨耗值小、無毒、無臭、無味、分散性好等特點(diǎn)，廣泛用于橡膠、塑料、造紙、涂料、油墨、制藥、化肥、飼料、食品、紡織、玻璃、陶瓷、密封劑、膠黏劑、殺蟲劑和農(nóng)藥載體以及煙道除硫、水處理等環(huán)保方面。
[0004]碳酸鈣常見的晶型有三種:方解石、文石和球霰石。方解石屬三角晶系，自然界常見為菱面立方體，熱力學(xué)穩(wěn)定性最強(qiáng)；文石屬正交晶系，通常呈針狀或柱狀，熱力學(xué)穩(wěn)定性較差；球霰石屬六方晶系，多呈球狀，熱力學(xué)穩(wěn)定性最差，在溶液中非常容易轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的方解石晶型。相比于其它兩種晶型，球霰石因其高表面積、高溶解性、高分散性、比重小等特點(diǎn)，有望在工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域有著更廣泛的應(yīng)用。
[0005]中國專利公開號(hào)CN101492178A給出了一種利用磷石膏聯(lián)產(chǎn)硫酸銨和碳酸鈣的方法，以石膏漿液為原料，與碳酸銨反應(yīng)的方式制備碳酸鈣，但是給出的產(chǎn)物碳酸鈣的純度最高僅為97.81%。中國專利公開號(hào)CN103910371A給出了一種煙氣脫硫石膏或脫硫灰渣制備碳酸鈣聯(lián)產(chǎn)硫酸銨的方法，利用碳酸氫銨和氨水為轉(zhuǎn)化劑，將脫硫石膏或脫硫灰渣中的鈣、硫元素分別轉(zhuǎn)化至碳酸鈣和硫酸銨，但是給出的硫酸鈣的最高轉(zhuǎn)化率僅為96.3%。中國專利公開號(hào)CN103232052A公開了一種磷石膏直接制備高純度碳酸鈣的方法，該方法首先將磷石膏中的鈣轉(zhuǎn)化為氫氧化鈣，然后經(jīng)過除雜和碳酸化過程，最后得到的純度為98 %的碳酸鈣產(chǎn)品。中國專利公開號(hào)CN103058250A給出了一種石膏生產(chǎn)納米碳酸鈣的方法，該方法向脫硫石膏中加入鹽酸和檸檬酸，攪拌溶解后過濾，將濾液用高壓槍霧化，同時(shí)逆向通入高壓二氧化碳，并發(fā)射強(qiáng)化微波，得到納米碳酸鈣，整個(gè)過程工藝較為復(fù)雜，且耗能較大。中國專利公開號(hào)CN101993105A給出了一種由磷石膏制備輕質(zhì)碳酸鈣聯(lián)產(chǎn)硫酸銨的方法，首先通過相轉(zhuǎn)移反應(yīng)將磷石膏轉(zhuǎn)化為可溶性鈣離子溶液，然后向其中加入碳化劑，沉淀、分離、干燥后得到碳酸鈣，給出的碳酸鈣的最高純度為98.7%。
[0006]已報(bào)道的以石膏為原料制備碳酸鈣的方法中，多是通過石膏直接與碳酸銨或碳酸氫銨反應(yīng)一步法制備碳酸鈣，轉(zhuǎn)化率最高也未能達(dá)到99%以上，其它工藝較為復(fù)雜，耗能加大，且鮮有提到對(duì)碳酸鈣晶型的控制。因此采用簡(jiǎn)單高效的實(shí)驗(yàn)方法和溫和的條件合成具有工業(yè)價(jià)值的高純度球霰石碳酸鈣具有重要的實(shí)際意義。【
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種氨碳化-鈣轉(zhuǎn)化二步法低溫轉(zhuǎn)化制備碳酸鈣的方法。
[0008]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0009]一種氨碳化-鈣轉(zhuǎn)化二步法低溫轉(zhuǎn)化制備碳酸鈣的方法，其具體步驟為:
[0010](I)將水加入氨碳化反應(yīng)器中進(jìn)行加熱到恒溫至反應(yīng)溫度，向氨碳化反應(yīng)器通入氨氣和二氧化碳，開啟攪拌，進(jìn)行反應(yīng)，得到氨碳化反應(yīng)產(chǎn)物；
[0011]所述的氨碳化反應(yīng)產(chǎn)物為碳酸氫銨或碳酸銨；
[0012]所述的碳酸氫銨的制備條件為:氨氣與二氧化碳的流速比在1.01?1.1之間，反應(yīng)溫度為O?56°C ;
[0013]所述的碳酸銨的制備條件為:氨氣和二氧化碳的流速比在2?4之間，反應(yīng)溫度為O ?18。。；
[0014](2)將硫酸銨溶液加入結(jié)晶反應(yīng)器中進(jìn)行加熱到恒溫至反應(yīng)溫度，向結(jié)晶反應(yīng)器加入石膏，開啟攪拌制楽25?35min ；
[0015]所述的硫酸銨溶液摩爾濃度為0.5?3.5mol.L—1，與步驟(I)中的氨碳化反應(yīng)產(chǎn)物的摩爾濃度相等；
[0016]所述的反應(yīng)溫度為25?65°C。
[0017](3)將步驟(I)中的氨碳化反應(yīng)產(chǎn)物加入步驟(2)中的結(jié)晶反應(yīng)器中；
[0018]所述的氨碳化產(chǎn)物為碳酸氫銨或碳酸銨；
[0019]所述的氨碳化反應(yīng)產(chǎn)物為碳酸氫銨時(shí)，碳酸氫銨的摩爾量和步驟(2)中石膏的物料比為1.8?2.1: I ；
[0020]所述的氨碳化反應(yīng)產(chǎn)物為碳酸銨時(shí)，碳酸銨的摩爾量和步驟(2)中石膏的物料比為 1.05 ?1.2: 10
[0021](4)調(diào)節(jié)攪拌槳轉(zhuǎn)速，恒溫反應(yīng)；
[0022]所述的攪拌轉(zhuǎn)速為:100?500rpm，反應(yīng)時(shí)間為1.5?2.5h。
[0023](5)將步驟(4)中的產(chǎn)物以常規(guī)方式過濾，洗滌，干燥，得到產(chǎn)品。
[0024]所述的干燥溫度為30?80°C ;
[0025]所述的碳酸鈣為單一晶型的亞穩(wěn)態(tài)球霰石；
[0026]所述的碳酸鈣產(chǎn)品的純度最高可達(dá)到99.17%。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是:
[0028](I)以石膏為原料，將氨碳化產(chǎn)物與其反應(yīng)，提高了高純度球霰石碳酸鈣的產(chǎn)率，有效解決了國內(nèi)石膏低品質(zhì)利用的問題；
[0029](2)本發(fā)明在常溫常壓下即可制備易于控制的高純度碳酸鈣，工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，易于工業(yè)化生廣；
[0030](3)本研宄生產(chǎn)的碳酸鈣，以石膏為主要原料，可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢石膏的資源利用化，實(shí)現(xiàn)變廢為寶。
【【附圖說明】】
[0031]圖1為本發(fā)明的工藝流程圖；
[0032]圖2為本發(fā)明中碳酸鈣的XRD圖；
[0033]圖3為本發(fā)明中碳酸鈣的SEM圖。
【【具體實(shí)施方式】】
[0034]以下提供本發(fā)明一種氨碳化-鈣轉(zhuǎn)化二步法低溫轉(zhuǎn)化制備碳酸鈣的方法的【具體實(shí)施方式】。
[0035]實(shí)施例1
[0036]請(qǐng)參見附圖1，2，3，將水加入氨碳化反應(yīng)器中進(jìn)行加熱到恒溫至15°C，向氨碳化反應(yīng)器通入氨氣和二氧化碳，流速比為1: 1，開啟攪拌，進(jìn)行反應(yīng)，制得