【摘要】：近年來各行業(yè)對高檔碳酸鈣的需求一直居高不下,目前工業(yè)化生產高品位碳酸鈣均選用碳化法工藝,即向石灰水中通入CO_2氣體制備,本文旨在以固體廢棄物磷石膏制備出具有一定應用價值的高檔活性碳酸鈣產品。通過控制工藝條件改進反應轉化率,在此基礎上篩選性能優(yōu)異的晶型控制劑,調控制備不同形貌和粒徑的碳酸鈣。對制得的樣品進行改性優(yōu)化并測定活性碳酸鈣的性能指標,使得碳酸鈣產品能夠達到國家碳酸鈣行業(yè)標準,最終實現(xiàn)磷石膏制備高附加值產品的經(jīng)濟價值。研究了復分解工藝下物料摩爾比、液固比、反應溫度、反應時間對磷石膏轉化率的影響,通過單因素實驗及正交實驗得到結論:在物料比1.2:1、液固比5:1、溫度55℃、300 r/min和反應75 min的條件下轉化率可達96%以上。以高轉化率的反應條件為基礎探究了物料比、液固比、溫度、時間及轉速對碳酸鈣晶體形貌的影響;以蔗糖、檸檬酸、季戊四醇、三聚磷酸鈉及SDBS為晶型控制劑,采用SEM、XRD和DLS對樣品進行形貌和結構表征,結果表明蔗糖能夠調控生成方解石型的100 nm的球狀碳酸鈣,檸檬酸控制生成長徑比高達20:1的棒狀方解石晶體,季戊四醇調控生成1μm的立方形晶體,三聚磷酸鈉調控生成珊瑚叢狀短棒狀晶體,SDBS調控生成中空球狀晶體結構。在添加3.5%碳酸鈣質量分數(shù)的硬脂酸鈉、溫度為80℃、改性30 min的條件下對碳酸鈣進行改性優(yōu)化,改性后活化度接近100%,得到的產品吸油值低至21.3 mL/100 g,沉降體積可達2.89 mL/g,樣品的白度達到96,相比于普通沉淀碳酸鈣性能更為優(yōu)異,活性碳酸鈣達到國家一級品標準,適合橡膠、涂料等產業(yè)的應用。對硬脂酸鈉改性的碳酸鈣進行FT-IR、TG及SEM表征,可知硬脂酸鈉以化學吸附和物理吸附包覆在碳酸鈣表面,包覆量與添加劑量吻合,在碳酸鈣表面形成細密的硬脂酸鈣包覆層,達到性能優(yōu)化的效果。
【學位授予單位】：湖北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TQ132.32
【圖文】：

圖 2.1 復分解反應工藝流程圖Figure 2.1 Process chart of double decomposition reaction圖 2.1 為磷石膏復分解法制備輕質碳酸鈣的工藝流程圖，該工藝利用磷原料反應既可回收利用大量的磷石膏，也可起到節(jié)能減排的目的，在生產酸鈣產品的同時也可以聯(lián)產物性較好的硫酸銨作為化肥，實現(xiàn)了資源的重該工藝原料來源廣、成本低、產品附加值高且易實現(xiàn)工業(yè)化。磷石膏與碳酸銨反應利用了硫酸鈣和碳酸鈣的溶解度的差異，25℃下的 Ksp=9.1×10-6，CaCO3的 Ksp=2.9×10-9遠小于 CaSO4的溶度積，故存在動力使得硫酸鈣向碳酸鈣轉化，理論上的轉化率可達到 100%，該反應CaSO4·2H2O 的溶解速率、Ca2+和 CO32-擴散速率及 CaCO3晶體成核速率有2.2 實驗部分2.2.1 實驗原料

其中磷石膏經(jīng)過有害元素的預處理過程，2O）鈣含量約為 96%，其主要成分的含量如表 2.1 所示，所示。表 2.1 磷石膏主要化學成分Table 2.1 Main chemical constituents of phosphogypsumICP-AES 分析結果（w 計）/1 CaO P2O5SO3SiO2F MgO Al2O 36.83% 1.26% 49.05% 9.12% 0.08% 0.29% 0.23

【參考文獻】

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1 馬俊;馬麗萍;資澤城;陳建濤;周龍;李春情;;晶型控制劑對磷石膏制備碳酸鈣晶型的影響[J];材料導報;2014年S2期

2 張家林;林鵬強;張寧;趙劍峰;張欒;劉成洋;周敬紅;王雙飛;;偶聯(lián)劑改性碳酸鈣晶須的工藝條件研究[J];廣西大學學報(自然科學版);2014年03期

3 張群;劉曉紅;;硫酸軟骨素/SDBS協(xié)同作用下球霰石的簡易合成[J];安慶師范學院學報(自然科學版);2013年04期

4 何思祺;孫紅娟;彭同江;周國彪;;磷石膏碳酸化固定二氧化碳的實驗研究[J];巖石礦物學雜志;2013年06期

5 王農;王興權;楊利娟;王興鵬;李文濤;;添加劑對納米碳酸鈣形貌與粒度的影響[J];無機鹽工業(yè);2013年02期

6 潘華強;高延敏;楊潔;賈寧寧;沈海斌;;三種偶聯(lián)劑改性CaCO_3的影響因素及效果評定[J];武漢科技大學學報;2013年01期

7 童孟良;;碳酸鈣納米棒制備研究[J];無機鹽工業(yè);2012年12期

8 陽鐵健;顏鑫;;納米碳酸鈣表面改性技術研究進展[J];無機鹽工業(yè);2012年02期

9 楊保俊;陳曦;王百年;袁新松;董曉祥;;一步相轉移-沉淀法制備輕質碳酸鈣的沉淀工藝條件研究[J];合肥工業(yè)大學學報(自然科學版);2011年10期

10 李運濤;王麗麗;;鋁鈦偶聯(lián)劑的合成及其對碳酸鈣表面性能的影響[J];化工進展;2011年09期

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1 馬潔;陳雪花;李春忠;朱孟欽;;糖類添加劑在仿生合成納米碳酸鈣中作用機理[A];2004年材料科學與工程新進展[C];2004年

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1 蘭培強;磷石膏反應結晶制備納米CaCO_3及其用作CO_2捕集[D];浙江大學;2014年

2 蔣俊;碳酸鈣的物相調控及其非晶的合成轉化研究[D];中國科學技術大學;2012年

本文編號：2737765