[發(fā)明專利]一種電解錳渣制備輕質碳酸鈣的方法和系統(tǒng)

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• 申請日: 2022-12-07
• 公開（公告）號: CN115784289A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發(fā)明（設計）人: 丁文金;陳秋菊;孫紅娟;周佳穎;李靜秋
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: C01F11/18
• 分類號: C01F11/18
• 代理公司: 成都中璽知識產權代理有限公司 51233
• 代理人: 鄒騰修

本發(fā)明提供了一種電解錳渣制備輕質碳酸鈣的方法和系統(tǒng)。所述方法包括以下步驟：將電解錳渣原料預處理，得到電解錳渣粉體；將電解錳渣粉體和酸性鹽溶液按照預定的液固比混合，在第一溫度和第一攪拌轉速下浸出第一時間段，得到第一固?液混合物；將第一固?液混合物抽濾，得到電解錳渣的浸出液和浸出渣；將浸出液的pH值調節(jié)至中性，得到中性浸出液；將中性浸出液與濃氨水按照預定比例混合，同時以第一速率通入CO₂氣體，在第二溫度下攪拌反應第二時間段后得到第二固?液混合物；將第二固?液混合物抽濾，得到濾餅和濾液；濾餅洗凈后烘干，得到輕質碳酸鈣。本發(fā)明實現(xiàn)輕質碳酸鈣的制備，同時固化CO₂與電解錳渣中的金屬離子Mn²⁺。

技術領域

本發(fā)明屬于工業(yè)固廢技術領域，具體來講，涉及一種電解錳渣制備輕質碳酸鈣的方法和系統(tǒng)。

背景技術

碳酸鈣因其獨特的物理化學屬性被廣泛應用于塑料、橡膠、化妝品、造紙、醫(yī)藥和環(huán)保等領域，是目前應用最為廣泛的非金屬礦物材料之一。傳統(tǒng)的碳酸鈣主要以大理石、石灰石的天然礦產資源為原料，經破碎和球磨制得重質碳酸鈣；或者經破碎、焙燒、消化和碳化制得輕質碳酸鈣。隨著環(huán)保制度的逐步加強以及綠色礦山建設的逐步深入，傳統(tǒng)以消耗大理石和石灰石等礦產資源生產碳酸鈣的成本將不斷升高，且天然礦產資源屬于不可再生資源。

電解錳渣從電解錳生產行業(yè)產生，以二水硫酸鈣為主要成分的固體廢棄物，其鈣離子含量較高，適用用于碳酸鈣的生產。以電解錳渣為原料生產碳酸鈣既可以實現(xiàn)電解錳渣的資源化利用，同時也可以固化CO₂，節(jié)約大理石和石灰石等天然礦產資源。

目前國內外學者對電解錳渣制備碳酸鈣的研究較少，現(xiàn)有技術主要采用直接法通過添加碳酸銨、碳酸氫銨或通入CO₂的同時添加氨水，使電解錳中的二水硫酸鈣轉化為碳酸鈣。由于電解錳渣化學組成復雜，原料未經提純處理后直接參與化學反應，原料中含有的SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃等雜質會轉移到碳酸化產物中，從而影響碳酸鈣的純度，進而導致碳酸鈣應用受限；另一方面，整個碳酸化工藝過程中并未對影響電解錳渣資源化利用的重金屬Mn²⁺進行處理，導致其轉移到碳酸化濾液或碳酸化固體產物中，既限制了固體產物的應用，又提升了濾液的處理成本；整個碳酸化工藝的經濟和環(huán)境成本較高。

到目前為止，尚未有利用酸性鹽溶液為助劑，低溫常壓條件下以電解錳渣為原料制備輕質碳酸鈣協(xié)同固化重金屬離子的相關報道。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術存在的上述不足中的至少一項。例如，本發(fā)明目的之一在于提供了一種電解錳渣制備輕質碳酸鈣的方法。本發(fā)明的另一目的在于提供了一種電解錳渣制備輕質碳酸鈣的系統(tǒng)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一方面提供了一種電解錳渣制備輕質碳酸鈣的方法，所述方法包括以下步驟：將電解錳渣原料預處理，得到電解錳渣粉體；將電解錳渣粉體和酸性鹽溶液按照預定的液固比混合，在第一溫度和第一攪拌轉速下浸出第一時間段，得到第一固-液混合物；將第一固-液混合物抽濾，得到電解錳渣的浸出液和浸出渣；將浸出液的pH值調節(jié)至中性，得到中性浸出液；將中性浸出液與濃氨水按照預定比例混合，同時以第一速率通入CO₂氣體，在第二溫度下攪拌反應第二時間段后得到第二固-液混合物；將第二固-液混合物抽濾，得到濾餅和濾液；濾餅洗凈后烘干，得到輕質碳酸鈣。

在本發(fā)明的一個示例性實施例中，所述方法還可包括：將第二固-液混合物抽濾得到的濾液代替酸性鹽溶液循環(huán)用于電解錳渣原料的浸出，直到浸出液中鈣離子濃度低于0.05g/100mL；以及將循環(huán)次滿后的濾液通過蒸發(fā)結晶回收硫酸銨。

在本發(fā)明的一個示例性實施例中，所述預處理步驟可包括：將電解錳渣原料烘干、破碎和球磨。

在本發(fā)明的一個示例性實施例中，所述酸性鹽溶液可包括硫酸氫銨溶液和/或硫酸銨溶液。