發(fā)布時(shí)間：2020-07-02 04:54

【摘要】：近年來(lái)各行業(yè)對(duì)高檔碳酸鈣的需求一直居高不下,目前工業(yè)化生產(chǎn)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(yīng)用價(jià)值的高檔活性碳酸鈣產(chǎn)品。通過控制工藝條件改進(jìn)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率,在此基礎(chǔ)上篩選性能優(yōu)異的晶型控制劑,調(diào)控制備不同形貌和粒徑的碳酸鈣。對(duì)制得的樣品進(jìn)行改性優(yōu)化并測(cè)定活性碳酸鈣的性能指標(biāo),使得碳酸鈣產(chǎn)品能夠達(dá)到國(guó)家碳酸鈣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),最終實(shí)現(xiàn)磷石膏制備高附加值產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。研究了復(fù)分解工藝下物料摩爾比、液固比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間對(duì)磷石膏轉(zhuǎn)化率的影響,通過單因素實(shí)驗(yàn)及正交實(shí)驗(yàn)得到結(jié)論:在物料比1.2:1、液固比5:1、溫度55℃、300 r/min和反應(yīng)75 min的條件下轉(zhuǎn)化率可達(dá)96%以上。以高轉(zhuǎn)化率的反應(yīng)條件為基礎(chǔ)探究了物料比、液固比、溫度、時(shí)間及轉(zhuǎn)速對(duì)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(duì)樣品進(jìn)行形貌和結(jié)構(gòu)表征,結(jié)果表明蔗糖能夠調(diào)控生成方解石型的100 nm的球狀碳酸鈣,檸檬酸控制生成長(zhǎng)徑比高達(dá)20:1的棒狀方解石晶體,季戊四醇調(diào)控生成1μm的立方形晶體,三聚磷酸鈉調(diào)控生成珊瑚叢狀短棒狀晶體,SDBS調(diào)控生成中空球狀晶體結(jié)構(gòu)。在添加3.5%碳酸鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)的硬脂酸鈉、溫度為80℃、改性30 min的條件下對(duì)碳酸鈣進(jìn)行改性優(yōu)化,改性后活化度接近100%,得到的產(chǎn)品吸油值低至21.3 mL/100 g,沉降體積可達(dá)2.89 mL/g,樣品的白度達(dá)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(dá)到國(guó)家一級(jí)品標(biāo)準(zhǔn),適合橡膠、涂料等產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用。對(duì)硬脂酸鈉改性的碳酸鈣進(jìn)行FT-IR、TG及SEM表征,可知硬脂酸鈉以化學(xué)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(xì)密的硬脂酸鈣包覆層,達(dá)到性能優(yōu)化的效果。
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ132.32
【圖文】：

圖 2.1 復(fù)分解反應(yīng)工藝流程圖Figure 2.1 Process chart of double decomposition reaction圖 2.1 為磷石膏復(fù)分解法制備輕質(zhì)碳酸鈣的工藝流程圖，該工藝?yán)昧自戏磻?yīng)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(chǎn)酸鈣產(chǎn)品的同時(shí)也可以聯(lián)產(chǎn)物性較好的硫酸銨作為化肥，實(shí)現(xiàn)了資源的重該工藝原料來(lái)源廣、成本低、產(chǎn)品附加值高且易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。磷石膏與碳酸銨反應(yīng)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(yuǎn)小于 CaSO4的溶度積，故存在動(dòng)力使得硫酸鈣向碳酸鈣轉(zhuǎn)化，理論上的轉(zhuǎn)化率可達(dá)到 100%，該反應(yīng)CaSO4·2H2O 的溶解速率、Ca2+和 CO32-擴(kuò)散速率及 CaCO3晶體成核速率有2.2 實(shí)驗(yàn)部分2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料

其中磷石膏經(jīng)過有害元素的預(yù)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(xué)成分Table 2.1 Main chemical constituents of phosphogypsumICP-AES 分析結(jié)果（w 計(jì)）/1 CaO P2O5SO3SiO2F MgO Al2O 36.83% 1.26% 49.05% 9.12% 0.08% 0.29% 0.23

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2737765