[發明專利]一種利用電爐渣制備粒度分布集中的球形球霰石碳酸鈣的方法

在審

• 申請號: 201710557265.5
• 申請日: 2017-07-10
• 公開（公告）號: CN107128963A
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 童志博;彭程;馬國軍
• 申請（專利權）人: 長江師范學院
• 主分類號: C01F11/18
• 分類號: C01F11/18
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司50212
• 代理人: 伍倫辰

本發明公開了一種利用電爐渣制備粒度分布集中的球形球霰石碳酸鈣的方法，包括將電爐渣和氯化銨溶液混合反應得到含鈣離子的浸出液的步驟，以及將二氧化碳氣體通入到浸出液反應生成碳酸鈣顆粒的步驟，其特征在于，浸出液中加入氨水，同時處于微波輻射狀態下通入二氧化碳進行反應。本發明所制備的碳酸鈣具有粒度分布范圍集中，形狀為球形，碳酸鈣的晶型為球霰石的特點，所制備的碳酸鈣性能穩定，附加值高。

技術領域

本發明屬于電爐渣回收利用技術領域。尤其涉及一種利用電爐渣制備粒度分布集中的球形球霰石碳酸鈣的方法。

背景技術

隨著我國鋼鐵產量占世界比例的持續增加，我國利用廢鋼的電爐鋼產量逐步增加，其副產電爐鋼渣也必將逐步增長。但是我國目前尚未開發出理想的電爐鋼渣處理技術，其利用率僅約10％，大大低于轉爐鋼渣的利用率，大部分電爐鋼渣實際是粗放外排，大量廢渣堆存處理，不僅占用土地，而且對水體或土壤均存在潛在危害。同時，冶煉過程中排放的溫室氣體二氧化碳，對整個地球和人類的發展都是直接威脅。

1990年，利用硅酸鹽來固封二氧化碳的礦物碳酸化概念被Seifritz首次被提出，該方法源于每年有一億噸碳在全球碳循環過程中被硅酸鹽風化固定的現象。隨著研究的發展，冶金廢渣被用于固定二氧化碳，其優點在于渣中鈣含量高，渣的堿度大，能就地處理二氧化碳進行礦物碳酸化，近年來，利用銨鹽從廢渣中浸出鈣離子，然后與二氧化碳反應生成高純度的碳酸鈣沉淀(PCC)成為研究熱點。同時氯化銨溶液作為浸出劑進行碳酸化的研究也得到了廣泛的關注，這是由于氯化銨溶液浸出具有高選擇性、高效率和溶液除雜等特點，其主要化學反應如下，可見氯化銨可以循環使用。

2CaO·SiO₂(s)+4NH₄Cl(aq)→2CaCl₂(aq)+2H₂O+SiO₂(s)↓+4NH₃(aq) (1)

4NH₃(aq)+2CO₂(aq)+2CaCl₂(aq)+4H₂O(l)→2CaCO₃(s)↓+4

NH₄Cl(aq) (2)

該工藝能夠處理冶金廢渣并就地固定二氧化碳制備高純度的碳酸鈣，因此對環境保護和資源綜合利用都具有重要意義。但制備的碳酸鈣粒度分布范圍較寬，形狀各異，碳酸鈣的晶型也不盡相同，這使所制備的碳酸鈣性能不穩定，應用價值較低。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是：如何提供一種利用電爐渣制備粒度分布集中的球形球霰石碳酸鈣的方法，使其制備得到的碳酸鈣產物具備粒度分布范圍集中，碳酸鈣產物的晶型為球霰石且成球形效果好的特點，使得所制備的碳酸鈣產物性能穩定，應用價值更高，附加值更高。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：

一種利用電爐渣制備粒度分布集中的球形球霰石碳酸鈣的方法，包括將電爐渣和氯化銨溶液混合反應得到含鈣離子的浸出液的步驟，以及將二氧化碳氣體通入到浸出液反應生成碳酸鈣顆粒的步驟，其特征在于，浸出液中加入氨水，同時處于微波輻射狀態下通入二氧化碳進行反應。

在自然界中存在三種基本的無水碳酸鈣晶型：方解石(calcite)，霰石(aragonite)和球霰石(vaterite)。其中方解石(calcite)在熱力學上最穩定，隨后依次是霰石(aragonite)和球霰石(vaterite)。在沉淀過程中，溶液中球霰石容易轉變為最為穩定的方解石。但是球霰石由于有高的比表面積、高溶解度、高分散性和小比重等特性，從而相對于另外兩種晶體應用更為廣泛。