輕質(zhì)碳酸鈣又稱沉淀碳酸鈣,簡稱輕鈣,分子式CaCO? ,分子量100.09。輕鈣是將石灰石等原料煅燒生成石灰(主要成分為氧化鈣)和二氧化碳,再加水消化石灰生成石灰乳(主要成分為氫氧化鈣),然后再通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸鈣沉淀,最后經(jīng)脫水、干燥和粉碎而制得?;蛘呦扔锰妓徕c和氯化鈣進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀,然后經(jīng)脫水、干燥和粉碎而制得。由于輕質(zhì)碳酸鈣的沉降體積(2.4-2.8mL/g)比重質(zhì)碳酸鈣的沉降體積(1.1-1.4mL/g)大,所以稱之為輕質(zhì)碳酸鈣。山東滑石粉
輕鈣性質(zhì)
白色粉末,無味,無臭,比重約2.71。在825~896.6℃分解,熔點(diǎn)1339℃。有無定形和結(jié)晶形兩種形態(tài),結(jié)晶形中又可分為斜方晶系和六方晶系,呈柱狀或菱形。難溶于水和醇。溶于酸,同時放出二氧化碳,呈放熱反應(yīng)。也溶于氯化銨溶液中。在空氣中穩(wěn)定,有輕微的吸潮能力。
輕鈣用途
可用作橡膠、塑料、造紙、涂料和油墨等行業(yè)的填料。廣泛用于有機(jī)合成、冶金、玻璃和石棉等生產(chǎn)中。還可用作工業(yè)廢水的中和劑、胃與十二指腸潰瘍病的制酸劑、酸中毒的解毒劑、含SO?廢氣中的SO?消除劑、乳牛飼料添加劑和油毛氈的防粘劑。也可用作牙粉、牙膏及其它化妝品的原料。
生產(chǎn)工藝
從國外輕質(zhì)碳酸鈣的生產(chǎn)來看,與中國相比在自動化控制和環(huán)保措施上都比較先進(jìn),國外的輕質(zhì)碳酸鈣多應(yīng)用于生產(chǎn)漿狀的產(chǎn)品因而在造紙業(yè)中應(yīng)用的比較廣泛。國外的相關(guān)工藝技術(shù)指標(biāo)和我國國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)有所區(qū)別,從整體上來看,比我國國內(nèi)的更加適應(yīng)輕質(zhì)碳酸鈣用戶的需求。
輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)工藝主要分為兩種:間歇鼓泡式碳化工藝,連續(xù)噴霧式碳化工藝。
1、傳統(tǒng)輕質(zhì)碳酸鈣的生產(chǎn)方法
傳統(tǒng)輕質(zhì)CaCO?生產(chǎn)工藝工業(yè)中輕質(zhì)碳酸鈣傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝是以石灰石為原料,石灰石在超過900℃煅燒,生成生石灰并釋放出CO2。其生產(chǎn)工藝過程為:石灰煅燒—熟石灰消化—石灰乳碳化—固液分離—干燥—包裝。
主要化學(xué)反應(yīng)如下:
石灰石煅燒,釋放出CO? CaCO?→CaO+CO?
石灰(氧化鈣)與水反應(yīng)生成消石灰 CaO+H?O→Ca(OH)?
CO?被注入消石灰,反應(yīng)生成輕質(zhì)碳酸鈣 Ca(OH)?+CO?→CaCO?+H?O
2、鋼渣生產(chǎn)輕質(zhì)CaCO?工藝
鋼渣醋酸法生產(chǎn)輕質(zhì)CaCO?的工藝為:醋酸介質(zhì)將鈣離子從鋼渣中提取出來、硅的去除、CO?的溶解與碳酸化反應(yīng)、純凈碳酸鈣沉淀生成及過濾分離4個過程。主要化學(xué)反應(yīng)如下:
醋酸介質(zhì)提取鋼渣中:
Ca?+CaSiO?+2CH?COOH → Ca?++2CH?COO-+SiO?+H?O
利用NaOH進(jìn)行堿化:
Ca(CH?COO)?+2NaOH → 2CH?COONa+Ca(OH)?
碳酸化反應(yīng):
Ca(OH)?+CO? → CaCO?+H?O
3、硝酸浸取磷石膏鈣渣制備高品質(zhì)輕質(zhì)碳酸鈣
粗制Ca(NO?)?溶液:用適量硝酸溶液浸取磷石膏鈣渣,反應(yīng)至無氣泡產(chǎn)生,過濾,除去硝酸不溶物,得到含雜質(zhì)的粗制Ca(NO?)?溶液.雜質(zhì)主要成分是Fe(NO?)?、Al(NO?)?、Mn(NO?)?等可溶性硝酸鹽,以及SO2-4、PO?-4等陰離子。精制Ca(NO?)?溶液:在粗制Ca(NO?)?溶液中通入NH?,調(diào)節(jié)溶液pH值,進(jìn)行調(diào)堿除雜.此時,溶液中的Al?+、Fe?+、Mn?+等陽離子生成氫氧化物而不溶,SO?-4、PO?-4等陰離子生成鈣鹽而不溶,過濾將這些干擾雜質(zhì)除去,得到精制Ca(NO?)?溶液。相關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式有:
M?++2OH-→M(OH)?↓(M=Fe、Mn等);Ca?++ SO?-4
→CaSO?↓M?++3OH-→M(OH)?↓(M=Fe、Al等);3Ca?++ 2PO?-4→Ca?(PO?)?↓
碳化:將精制后的Ca(NO?)?溶液稀釋到一定體積轉(zhuǎn)移至四頸燒瓶中,控制反應(yīng)溫度,以及NH?和CO2氣體的流量,進(jìn)行碳化.化學(xué)反應(yīng)方程式如下:
Ca(NO?)?+2NH?+CO?+H?O→CaCO?↓+2NH?NO?
洗滌:將沉淀過濾,進(jìn)行多次洗滌,至濾液中無硝酸根離子為止。干燥:將洗滌后的沉淀在120℃的烘箱中干燥2h即可得到輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品。
4、氯化銨法制備輕質(zhì)碳酸鈣
生石灰與NH?Cl反應(yīng)生成CaCl?和NH?,過量的生石灰與水反應(yīng)生成Ca(OH)?,溶液呈強(qiáng)堿性。除堿金屬離子外的其他金屬離子如Mg2+、Fe3+、Mn2+等生成氫氧化物而不溶,除鹵素離子外的其他陰離子如SO2-4.PO?-4
生成鈣鹽而不溶,它們與其他不溶性雜質(zhì)可通過過濾除去。濾液通入CO?碳化生成CaCO?沉淀,過濾、洗滌可除去其他可溶性雜質(zhì)。反應(yīng)式如下:
CaO+2NH?Cl → CaCl?+2NH?+H?O
CaO+H?O → Ca(OH)?M2++OH-→ M(OH)? (M=Mg、Fe、Mn等)M3++OH-→ M(OH)? (M=Fe、Al等)Ca2++SO2-→ 4CaSO?Ca2++PO3-→ 4Ca?(PO4)?
CaCl?+2NH?+CO?+H?O → CaCO?+2NH?Cl
過濾出的CaCO?母液即NH?Cl溶液可循環(huán)使用。