1 沉淀碳酸鈣的應用
沉淀碳酸鈣在工業上得到廣泛的應用與發展,前景廣闊。沉淀碳酸鈣應用于橡膠中,可以增加橡膠體積、降低產品成本,改善橡膠的加工性能;應用于塑料中,可以提高塑料的尺寸穩定性,塑料的硬度和剛性,改善塑料的加工性能等等;應用于紙張中,可以保證紙張具有一定的強度和白度,同時降低成本;應用于涂料中,起骨架作用,所以在涂料工業中,碳酸鈣被稱為體質顏料。
另外,碳酸鈣是制藥工業中培養基的重要組份之一,其作用除了提供金屬鈣外,還對穩定發酵培養過程中pH 值變化發揮緩沖作用,所以碳酸鈣成為制藥工業微生物發酵的緩沖劑;在某些食品中,如口香糖、巧克力等,碳酸鈣作強化劑,既降低成本,又作為基質材料;碳酸鈣還是飼料的添加劑,作為牲畜家禽體內鈣質的主要來源,促進牲畜家禽的健康成長;在牙膏中,碳酸鈣作為磨擦劑使用,一般填充量大于40%;在化妝品中,較細的優質碳酸鈣也作填充劑;碳酸鈣還用于印刷油墨、油灰、封蠟、膠粘劑中,大多是起增加體積和降低成本的填充作用。
2 白泥綜合利用概況
目前,國內外對白泥的綜合利用已經做出了許多工作,主要有利用白泥生產普通硅酸鹽水泥、堿渣磚、抹灰砂漿,利用白泥進行煙氣脫硫、生產鈣鎂肥或土壤改良劑、橡膠材料和制堿渣土及填墊材料等等。另外,2005 年8 月青島堿業股份有限公司從白泥中提煉出了一種用于養魚、養蝦池內的殺菌增產保健產品。此產品經過多次測試,效果也很明顯。目前,該技術已正式投入使用,每年可消耗白泥2 萬噸。雖然治理白泥的量有限,但顯著加快了白泥治理工作的進程,這是白泥綜合利用的新突破。
3 利用白泥生產沉淀碳酸鈣的研究進展
在造紙行業中,堿回收白泥是制漿造紙過程中采用堿回收技術處理后的副產品,其成分與制堿白泥相似,性質也很接近。而目前對制堿白泥生產沉淀碳酸鈣的研究還不多,所以可以借鑒造紙行業堿回收白泥制備碳酸鈣的研究作為參考。
沈興楠等人在1999 年進行了從堿回收白泥中提取碳酸鈣的研究,其流程是:經洗滌以除去殘余可溶性NaOH、Na2S;經篩選以除去或降低塵埃雜質;通入CO2 氣體將過量有效CaO 轉化為碳酸鈣?;瘜W反應式為:CaO+H2O=Ca(OH)2,Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O再經脫水、烘干、篩分,可以使其各項技術性能指標達到普通沉淀碳酸鈣(HG2226—91)的要求。
李仲明等人在2006 年對堿回收白泥制備輕質碳酸鈣進行了深入研究,通過對消化前的綠液進行絮凝提純處理,避免綠液中的炭末、雜土、硅膠及Fe、Mn 離子等雜質進入消化、苛化系統,以提高白泥的白度和純度,并且開發白泥專用砂磨機對白泥進行定向研磨解絮規整, 使其細度和微觀結構滿足造紙填料的需要,同時定向研磨又可篩除砂子、焦炭等硬體雜質。具體工藝如下:(1)綠液提純;(2)消化增白;(3)清洗穩定;(4)定向研磨;(5)輕質CaCO3漿液輸送,最后進行干燥處理。
胡祥正等人在2001 年對葦漿黑液堿回收白泥精制填料碳酸鈣的研究中,設計了3 種精制方法:水洗法、干燥法和助劑法,找出了白泥精制的最佳條件和可行性路線。其結論為利用水洗法、干燥法和助劑法精制產品碳酸鈣的白度由小到大依次增高;各種方法中精制的產品碳酸鈣中硅的含量基本穩定,殘堿的含量也很低。實施碳酸化操作制得的產品,碳酸鈣的殘堿含量比沒有此步驟操作制得的產品的要低。從物料和能源的消耗看,直接水洗法耗水量大,洗滌l 噸白泥需要30t- 50t 的水,動力和能源消耗多,生產效率低;助劑法消耗水量較少,1 噸白泥只需水5t- 10t;直接碳酸化法精制l 噸白泥只需水3t- 6t,但碳酸化需要CO2。
目前,沉淀碳酸鈣行業標準要求其白度≥90 度,而市場上某些行業要求在92 度以上,所以白度是沉淀碳酸鈣中重要指標之一。胡慶福等人在2002 年做了對沉淀碳酸鈣的增白研究。白泥白度下降的原因是其中含有鐵、錳等黑色金屬,以Fe、Mn 離子及氧化物形式存在,使白色碳酸鈣著色而白度降低。
可以通過化學法增白,其方法為:以除Fe 為例,如果在消化過程中,或在碳化過程中,或在熟漿液中,加入還原劑使其與Fe3+離子及其氧化物起反應,把Fe3+還原成能溶于水的Fe2+離子,經過濾除去白泥中鐵離子,以達到除鐵增白作用。加入的物質如亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈣、硫代硫酸鈉、連二亞硫酸鈉、水合肼等都是強還原劑。另外,通過選擇不同的還原劑、絡合劑、調節劑和溫度進行正交試驗,比較其對輕質碳酸鈣白度影響程度的大小,確定了最佳增白效果下還原劑、絡合劑、調節劑的適宜用量以及最優溫度。但是本方法用于白泥的增白,將會帶入新的雜質,可能會降低白泥中碳酸鈣的含量,影響沉淀碳酸鈣產品的質量。
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