堿泥渣制取輕質(zhì)碳酸鈣的試驗(yàn)研究

張慶莉，朱星科，陳勇虎

（甘肅金昌化學(xué)工業(yè)集團(tuán)有限公司，甘肅 金昌 737000）

我公司5萬t燒堿項(xiàng)目是采用苛化法工藝，年消耗6.25萬t熟石灰，理論上會(huì)副產(chǎn)11.16萬t干基碳酸鈣，實(shí)際副產(chǎn)物含9.4萬t干基碳酸鈣和1.2萬t干基氫氧化鈣，此含水混合物俗稱為苛化法燒堿的“堿泥”。這些“堿泥”目前除了低價(jià)銷售一部分之外，大部分就近占地堆放，急需進(jìn)行再加工使“堿泥”變成產(chǎn)品，既解決堆放壓力，又能提高“堿泥”的附加值。

1 苛化堿泥成分

我公司苛化法燒堿的原料為廢堿液及次品純堿，由于廢堿液、次品純堿和石灰中含有雜質(zhì)，故堿泥中碳酸鈣含量低、水分高、雜質(zhì)較多，其成分見表1。

表1 工業(yè)沉淀碳酸鈣標(biāo)準(zhǔn)與堿泥成分

由表1可知，苛化堿泥中的主要成分是碳酸鈣，還有一部分未反應(yīng)的氫氧化鈣。我們對(duì)公司苛化堿泥制輕質(zhì)碳酸鈣的工藝進(jìn)行試驗(yàn)研究，找到堿泥渣生產(chǎn)合格輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品的工藝路線，為公司“堿泥”的合理利用及工業(yè)化應(yīng)用提供參考。

2 試驗(yàn)部分

2.1 反應(yīng)原理

苛化堿泥是碳酸鈣和氫氧化鈣的混合物。要讓氫氧化鈣轉(zhuǎn)化為碳酸鈣，就要采用傳統(tǒng)成熟的鼓泡碳化法將“堿泥”中的氫氧化鈣碳化為碳酸鈣，其化學(xué)反應(yīng)方程式為：

Ca（OH）2＋CO2＝CaCO3＋H2O

堿泥中Ca（OH）2通過碳化反應(yīng)生成CaCO3，反應(yīng)進(jìn)行的很完全。通過碳化反應(yīng)可提高輕鈣產(chǎn)品中CaCO3的主含量，實(shí)現(xiàn)堿泥渣的回收利用。

2.2 試驗(yàn)方案的確定

在試驗(yàn)中，對(duì)不同廠家石灰苛化副產(chǎn)的堿泥、不同廠家石灰質(zhì)量、石灰消化條件、產(chǎn)品的不同增白方法等進(jìn)行了大量的試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)情況，確定了影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素是生石灰質(zhì)量、石灰消化條件、堿式碳酸鎂、水合鈉鹽、酸式鹽等。

2.3 試驗(yàn)方法及流程［1］

取3L燒杯，加入300g堿泥渣，再加入1200 mL水稀釋并攪拌均勻，通入CO2氣體進(jìn)行碳化反應(yīng)。監(jiān)測(cè)碳化液pH值，pH值達(dá)到7時(shí)，說明碳化到終點(diǎn)，繼續(xù)過碳化10min，即關(guān)閉供氣閥停止反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后的碳化成品漿料用325目分析篩過篩，去除篩上雜質(zhì)。對(duì)篩余物抽濾、洗滌、干燥、粉碎，得成品輕質(zhì)碳酸鈣。試驗(yàn)流程［2］如圖1所示。

圖1 苛化堿泥制輕質(zhì)碳酸鈣流程

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 試驗(yàn)結(jié)果

對(duì)此工藝做了3次試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表2所示：

表2 三次試驗(yàn)結(jié)果

與國家工業(yè)沉淀碳酸鈣標(biāo)準(zhǔn) HG／T2226－2000進(jìn)行對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品中CaCO3含量、鹽酸不溶物及白度達(dá)不到合格品的質(zhì)量要求。因此，對(duì)我公司燒堿工藝所用不同產(chǎn)地的五種不同石灰樣進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示：

表3 不同產(chǎn)地的石灰樣對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

3.2 試驗(yàn)結(jié)果的討論

通過試驗(yàn)，檢驗(yàn)了生石灰質(zhì)量、石灰消化條件、堿式碳酸鎂、水合鈉鹽、酸式鹽對(duì)輕質(zhì)碳酸鈣質(zhì)量的影響。各因素影響情況如下：

1）生石灰質(zhì)量：主含量、活性度和輕過燒比例對(duì)最終產(chǎn)品質(zhì)量影響非常大。采用質(zhì)量較好的石灰用于苛化法生產(chǎn)燒堿，也有可能生產(chǎn)出合格的輕鈣。

2）石灰消化溫度和濃度：對(duì)輕鈣沉降體積影響比較大。消化溫度不小于80℃，越高越好。百分濃度在10%～13%之間，能得到沉降體積2.4以上的輕鈣。

3）鹽酸不溶物：采用清水消化石灰石的鹽酸不溶物要比堿水消化石灰低，但質(zhì)量較好的石灰，因其二氧化硅含量比較低，不管采用哪種消化形式，生成硅酸鈣的量都不至于使鹽酸不溶物超標(biāo)。試驗(yàn)所用幾種石灰石，采用不同消化方法，鹽酸不溶物都在0.3%之內(nèi)。

4）水合鈉鹽、酸式鹽和少量堿式碳酸鎂：堿泥渣生產(chǎn)的輕鈣中所含水合鈉鹽、酸式鹽和少量堿式碳酸鎂會(huì)嚴(yán)重影響碳酸鈣主成分含量。通過試驗(yàn)，輕鈣洗滌到pH值以下，去除大部分水合鈉鹽和酸式鹽，碳酸鈣含量能達(dá)到96%。鑒于生產(chǎn)過程的水平衡問題，應(yīng)適當(dāng)洗滌輕鈣濾餅，洗水回用，pH控制在10～10.05之間，可以保證主含量合格，又不至于大量排水。

4 結(jié) 論

1）苛化堿泥通過碳化后過篩的方法，產(chǎn)品白度有明顯提高，接近于一等品要求。

2）生石灰質(zhì)量和石灰消化工藝直接影響輕鈣產(chǎn)品質(zhì)量，若苛化反應(yīng)所用生石灰質(zhì)量穩(wěn)定且達(dá)標(biāo)，同時(shí)控制好消化工藝水溫和料漿濃度，就能用苛化堿泥渣生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)、合格的輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品。

3）1＃、2＃、3＃不同產(chǎn)地的石灰反應(yīng)生成的碳酸鈣白度都能達(dá)到90以上。

［1］ 何樹勇.苛化法燒堿泥制取碳酸鈣的探討［J］.純堿工業(yè)，1994（6）：24～26

［2］ 顏鑫，陽鐵建，陳東旭.小型氮肥企業(yè)聯(lián)產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣新工藝研究［J］.化肥設(shè)計(jì)，2013，51（2）：26～28