[發明專利]一種以燒結脫硫灰渣為原料制備納米碳酸鈣的方法

有效

• 申請號: 201110209483.2
• 申請日: 2011-07-22
• 公開（公告）號: CN102275967A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 陳琳
• 申請（專利權）人: 陳琳
• 主分類號: C01F11/18
• 分類號: C01F11/18;B82Y40/00;B09B3/00
• 代理公司: 湖南省婁底市興婁專利事務所 43106
• 代理人: 鄔松生

技術領域

本發明涉及一種以燒結脫硫灰渣為原料制備納米碳酸鈣的方法，屬固體廢棄物環保利用領域。

背景技術

超細輕質碳酸鈣是上世紀80年代后期發展起來的一種新型超細固體材料，作為無機填料現已廣泛應用于橡膠、塑料、造紙、涂料、油墨等工業產品。初步估計我國現有輕質碳酸鈣生產企業400多家，年生產能力近300萬噸，并且正以每年15％以上的發展速度遞增。目前國內超細碳酸鈣生產規模最大的企業是廣東省恩平市嘉維化工實業有限公司，年產量已達到35萬噸。而發展最快的是山東盛大科技股份有限公司，公司股票2006年在美國成功上市后，開始了總投資達50億元年產100萬噸納米碳酸鈣工程。

目前輕質碳酸鈣工業化生產工藝主要有：間歇鼓泡碳化法、連續噴霧碳化法、超重力反應結晶法等。這些工藝的缺點是能耗高、生產出的碳酸鈣顆粒大，市場競爭能力較弱，真正盈利的企業較少。

目前，我國燒結機煙氣脫硫主要涉及的脫硫工藝主要有干法、半干法和濕法。干法工藝主要有活性焦吸附法、LJS煙氣循環流化床多組分干法、ENS干法、密相干塔法、GSCA雙循環流化床T法、MEROS煙道噴射干法、LEC石灰石排控干法；濕法工藝主要有石灰石-石膏濕法、硫銨濕法、氧化鎂濕法、雙堿液濕法、離子液濕法；半干法主要有NID煙道循環法、SDA旋轉噴霧法。各種工藝都有優缺點，其中硫銨濕法不僅導致設備腐蝕嚴重，而且操作中有氨泄露的風險；而石灰石-石膏濕法具體運營成本低等優勢，但是產生大量的脫硫灰渣，其二次資源化利用是急需解決的難題。

冶金行業的脫硫灰渣主要化學成分是CaSO₃和CaSO₄，也含有CaCO₃、Ca(OH)₂，還含有一定量的單質硫，這就決定了脫硫灰渣具有與天然石膏有著不同的理化性能。當有水的情況下，硫酸鈣是一種良好的活性激發劑，脫硫灰渣中的組分將發生復雜的化學反應。由于脫硫灰渣中含有較高的Ca、S，脫硫原料沒有經過水洗，則脫硫灰渣含有少量的Cl^-，而CaCl₂對脫硫灰渣來說也是一種良好的活性激發劑，灰渣在這種條件下將發生化學反應，使灰渣顆粒表面被水化蝕，生成部分水化產物，如C-S-H凝膠、Aft、AFm等，使得灰渣無應有的火山灰活性，使其綜合利用受到影響。

更為重要的是，脫硫灰渣含有過高的亞硫酸鈣成分，其直接用于筑路制磚、混凝土摻合料以及建筑石膏成為不可能，導致了脫硫灰渣大量堆積于郊外，形成了無數個嚴重污染環境的灰場，占用大量良田。據不完全統計，全國100多家鋼鐵企業遺棄的燒結脫硫灰渣逾億噸，怎樣利用這些脫硫灰渣成為了我國鋼企的一大難題。

曾有企業采用磷石膏與氨水、碳酸氫氨反應生產目標產品硫酸銨，副產品為經濟價值較低的大顆粒碳酸鈣。該生產工藝生產的碳酸鈣顆粒大，與目前市面用通二氧化碳的方法制備碳酸鈣的難題相似。安微工業大學“一種以石膏為原料制備超細輕質碳酸鈣的方法”(200710021709.X)提出了以硫酸鈣為原料制備超細碳酸鈣的方法，安徽工業大學“一種同時生產超細碳酸鈣和碳酸銨的方法”(201010532199.4)提出了以氫氧化鈣為原料制備超細碳酸鈣的方法，工藝相似，但是均回避了工業石膏酸不溶、雜質多及白度不夠的問題，對實際生產指導意義不強。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能有效利用燒結脫硫灰渣、解決燒結脫硫灰渣的灰場污染及節省能源、減少二氧化碳排放量的以燒結脫硫灰渣為原料制備納米碳酸鈣的方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：本發明所述的一種以燒結脫硫灰渣為原料制備納米碳酸鈣的方法分為燒結脫硫灰渣的預處理及納米碳酸鈣的制備。

把以燒結干法脫硫產生的灰渣原料放入容器，向此容器中加入質量濃度為5～35％的硫酸，加入硫酸的質量為燒結脫硫灰渣質量的1～3倍，浸泡12h。對浸泡后的脫硫灰渣反復用清水洗滌1～3次，去除脫硫灰渣中殘留的碳酸鈣顆粒、氫氧化鈣顆粒及部分鐵、錳和鎂離子等，保證脫硫灰渣的初始白度大于等于85％，成為預處理脫硫灰渣。