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利用电石渣和烟道气生产1万吨/年纳米碳酸钙技术
来源:中国粉体技术网    更新时间:2015-12-25 10:06:56    浏览次数:
 
1、 前言
       纳米碳酸钙是上世纪80 年代发展起来的一种新型功能材料,其粒径介于1~100nm,由于其粒子晶体结构和表面电子结构发生很大的变化,产生普通碳酸钙所不具备的体积效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。与普通产品相比, 纳米碳酸钙在补强胜、透明性、分散性、触变性等方面都显示出明显的优势,与其他材料微观之间的结合,情况也会发生变化,从而引起宏观性能的变化, 是目前能够达到工业化生产和广泛应用的纳米填充材料之一,广泛应用于橡胶、塑料、造纸、油墨、胶粘剂、涂料等工业领域, 市场前景十分广阔。
 
2、项目建设的必要性
       本项目以电石渣和烟道气为主要原料生产纳米级碳酸钙, 属于利废治废综合利用项目。电石渣为盛华公司电石法PVC 树脂产生的废渣,本项目的生产每年可消化电石渣4 万余吨, 部分解决了公司电石渣堆放问题。烟道气为电厂烟道排出的废气,每年减少二氧化碳徘放量5 余万吨,为改善,周边的大气环境,实现节能减排起到很大作用。
       该项目主要原料均为废物, 而产品则高度精细化, 故该项目非常符合当前国家大力倡导的节能减排、变废为宝、可持续发展的循环经济理念,极具推广和示范意义, 为电石废渣提供了一条全新的高附加值利用途径,既解决了电石法PVC 生产企业的电石渣环保瓶颈问题,同时又生产出性能优异、高附加值的纳米级碳酸钙,该项目具有巨大社会效益、环境效益和经济效益。
 
3、生产工艺
3.1 生产原理
       采用电石法生产PVC 树脂产生大量的电石废渣以及自备火力发电厂产生的烟道气二氧化碳( 浓度为10一13 % ), 通过一定的净化处理, 加压到0.4-0.5MPa, 生产轻质碳酸钙或纳米碳酸钙。以减少电石渣和二氧化碳的排放。
3 2 纳米碳酸钙生产工艺路线:
       根据电石渣的特点,采用合适的净化工艺,控制氢氧化钙溶液的浓度,加入粒度和晶型控制剂,来自发电厂的烟道气净化后, 经压缩,与氢氧化钙进行碳化反应,控制合适条件下进行反应, 可以制得不同粒度的纳米碳酸钙产品。
       本工艺采用非冷冻法生产工艺, 具有节能、碳化设备可与专用钙、活性钙碳化塔相同,采用新型碳化塔碳化过程,石灰乳均不用降温,可省去冷冻系统。
       具体过程:电石渣通过干燥、锻烧、消化、过滤、调整浓度后,加入一定量助剂( 晶型控制剂等),调匀后打入碳化塔,同塔底进入经过经过净化、压缩的烟道气中二氧化碳进行反应,在助剂调节、控制下生成针形等纳米级碳酸钙,经活化处理,压滤脱水,干燥烘干,粉碎分级、包装制取纳米级碳酸钙。
 
4、技术关键及创新点
技术关键:
       本工艺采用非冷冻法生产工艺,石灰乳均不用降温, 可省去冷冻系统。利用电厂排出的烟道气压缩提洪二氧化碳,能节能减排,保护环境。
创新点:
       (1) 在试验装置上制备出稳定的方解石型针状( 晶须) 纳米碳酸钙,产品的粒度分布窄,比表面积大。
       (2) 实现在较高石灰乳浓度(10%-12 %)、高碳化反应温度( 35~75℃) 下制备纳米碳酸钙,不需冷冻装置, 与现有纳米碳酸钙生产方法相比, 能耗大幅度降低;
       (3) 利用烟过气中的二氧化碳成分作为原料进行加压碳化,既节约了外购二氧化碳的费用, 又大幅度减少了二氧化碳气体的排放,实现了节能减排的目的。
      (4) 烟道气迫过加压技术增加二氧化碳的浓度,采用特殊碳化塔和非冷冻技术进行碳化达到节约能源的目的, 添加特殊的表面处理剂使纳米碳酸钙晶型均匀。

5、产品质量指标及经济指标

6、收益
7、安全及环境保护
       该工艺过程无易燃易爆危险化学品,反应过程在常温常压下进行, 生产过程安全可靠。生产过程中废水循环利用, 废烟道气通过收尘、脱硫后进入碳化池回收利用。有少量碳酸钙、硫酸钙等废渣产生, 去建材厂做新型墙体材料。

8、结论
       当前一些利用电石渣开发的产品, 价格比较低廉。电石渣经过一定得处理以后,可以用它来生产附加值比较高的轻质或纳米碳酸钙。而碳酸钙或是工业上应用非常广泛的一种填充剂和功能材料,若能将此大量的电石渣转化为在无机盐用量中居第四位的碳酸钙产品不仅给企业带来巨大的经济效益, 同时发电厂烟道气中的二氧化碳,减少温室气体的排放, 达到“以废治废”,变“三废” 为资源, 而且减轻“三废”治理的固定资产投入、降低“三废” 治理费用, 因此本项目的实施做到社会环境效益和经济效益的高度统一。

作者:王会昌李东霞( 河北盛华化工有限公司, 河北张家口, 075000 )


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