Παραγωγή ανθρακικού ασβεστίου υψηλής καθαρότητας από δολομίτη: Έλεγχος μορφολογίας και ενίσχυση αξίας προϊόντος

01 Εισαγωγή: Από την ανάκτηση των πόρων ασβεστίου στην αξιοποίηση υψηλής αξίας

Ο δολομίτης έχει ένα θεωρητικό εύρος θερμοκρασίας αποσύνθεσης των 730-900 ° C. Μεταξύ 730 και 790 ° C, αποσυντίθεται σε ελεύθερο MgO και CaCO3, ενώ το CaCO3 αποσυντίθεται σε περίπου 900 ° C [2].Με βάση την αναλογία Ca/Mg, η δολομίτη μπορεί να ταξινομηθεί σε μαγνησιτική δολομίτη (1.0?? 1.5), δολομίτη (1.5?? 1.7), μικρο-καλσίτη δολομίτη (1.7?? 2.0), καλσίτη δολομίτη (2.0?? 3.5) και καθαρή δολομίτη (1.648) [1].

Μετά τον αποτελεσματικό διαχωρισμό του ασβεστίου και του μαγνησίου,Η μετατροπή των απομονωμένων πόρων ασβεστίου σε προϊόντα διοξειδίου του ασβεστίου υψηλής προστιθέμενης αξίας με ελεγχόμενη μορφολογία έχει γίνει ερευνητικό αντικείμενο στην επεξεργασία βαθέων υλών από δολομίτη.Σήμερα, μέσω διεργασιών όπως η ανθρακωποίηση, η διάλυση του αμμωνίου και οι μεθόδοι υδροχλωρικού οξέος, τα προϊόντα υψηλής καθαρότητας ανθρακικού ασβεστίου με διαφορετικές μορφολογίες, συμπεριλαμβανομένων των κυβικών, σπινδέλου,σαν μουστάκι, και οι μορφές βατερίτης μπορούν να παρασκευαστούν από δολομίτη.

02 Σημαντικές δρομολόγια επεξεργασίας για την παρασκευή ανθρακικού ασβεστίου

2.1 Μέθοδος άνθρακα για την παρασκευή ανθρακικού ασβεστίου

Η μέθοδος άνθρακα παράγει ελαφρύ (νανο) ανθρακικό ασβέστιο μέσω ενός συστήματος "καλκινοποίησης-ανθρακισμού".ενώ το φίλτρο είναι ανακυκλώσιμο διάλυμα Mg ((HCO3) 2) [2]Εντούτοις, δεδομένου ότι τόσο το υδροξείδιο του ασβεστίου όσο και το υδροξείδιο του μαγνησίου συμμετέχουν στην ανθρακούχωση κατά τη διάρκεια της παρασκευής,Η ταυτόχρονη παραγωγή προϊόντων ανθρακικού ασβεστίου και υδροξειδίου του μαγνησίου παραμένει μια πρόκληση [4].

Ο Yu Feng et al. [12] χρησιμοποίησε ως πρώτη ύλη ένα διυλισμένο διάλυμα δολομιτίου υψηλής συγκέντρωσης για την προετοιμασία μουστάκων ανθρακικού ασβεστίου τύπου αραγονίτη με υψηλή αναλογία όψεως μέσω της μεθόδου άνθρακα.Η μελέτη ερεύνησε τις επιπτώσεις της θερμοκρασίας άνθρακαΤο προερχόμενο προϊόν ανθρακικού ασβεστίου επιτυγχάνει απόδοση 95%, αναλογία όψεως 30°35, περιεκτικότητα σε βούρτσα 99,7% και λευκότητα 99,9%,με ομοιόμορφη κατανομήΗ ανάλυση του μηχανισμού έδειξε ότι το Mg2+ αναστέλλει την ανάπτυξη του ανθρακικού ασβεστίου τύπου ασβεστίου και προωθεί την ανάπτυξη του ανθρακικού ασβεστίου τύπου αραγονίτη,κατά προτίμηση κατά μήκος του (120) κρυσταλλικού επιπέδου.

2.2 Μέθοδος διάλυσης αμμωνίου για την παρασκευή ανθρακικού ασβεστίου

Η μέθοδος διάλυσης του αμμωνίου περιλαμβάνει την αντίδραση των αλατιών αμμωνίου με ασβεστόλη δολομιτίου για την παραγωγή διαλύματος αλατιού ασβεστίου, κατόπιν της εισαγωγής CO2 για την παραγωγή ανθρακικού ασβεστίου.Η μέθοδος αυτή είναι εύκολη στη λειτουργία, συνεπάγεται ήπιες αντιδράσεις και παράγει υψηλής καθαρότητας ανθρακικό ασβέστιο.

Fan Tianbo κ.λπ.[9] χρησιμοποιήθηκε τροποποιημένη μέθοδος Solvay αμμωνίας-σόδας με χρήση δολομίτη ως πρώτης ύλης χωρίς οργανικές πρόσθετες ύλες για την παρασκευή ανθρακικού ασβεστίου με υψηλή περιεκτικότητα σε βατερίτη σε αλκαλικές συνθήκεςΤο προερχόμενο δείγμα είχε μια ειδική επιφάνεια 32,653 m2/g και μέγεθος πόρου 2,972 nm, παρέχοντας ευνοϊκό χώρο για φορτίο βιομορίων.Η ανάλυση του μηχανισμού αποκάλυψε ότι το σύστημα απόσβεσης NH4+-NH3 όχι μόνο αύξησε την υπερκόρεση του ανθρακικού ασβεστίου, αλλά βελτίωσε επίσης το περιβάλλον του διαλύματος, με ίχνη Mg2+ που προάγουν το σχηματισμό τέλειων κρυσταλλικών μορφολογιών.

Ο Jia Xiaohui et al. [8] πέτυχε ελεγχόμενη σύνθεση μεταστατικού βατεριτίου και αραγονίτη ανθρακικού ασβεστίου σε ένα σύστημα αντίδρασης CaCl2-NH3-CO2 χρησιμοποιώντας το παραγόμενο πλούσιο σε ασβέστιο διάλυμα πέψης.Η περιεκτικότητα σε βατερίτη έφτασε το 970,69%, με ειδική επιφάνεια 32,653 m2/g και μέσο μέγεθος πόρων 2,972 nm.

2.3 Μέθοδος υδροχλωρικού οξέος για την παρασκευή ανθρακικού ασβεστίου

Ο Wu Feng et al. [2] χρησιμοποίησε δολομίτη ως πρώτη ύλη, υδροχλωρικό οξύ ως παράγοντα διάλυσης,και Ca ((OH) 2 και NaOH ως ρυθμιστές pH για την παρασκευή ελαφριού ανθρακικού ασβεστίου βιομηχανικής ποιότητας με τη μέθοδο άνθρακαΤα αποτελέσματα έδειξαν ότι η καψίνωση του δολομίτη σε θερμοκρασία 900 °C για 30 λεπτά παρήγαγε ελαφρώς καψίνωτο δολομίτη με περιεκτικότητα σε CaO περίπου 64,14%.Υπό βελτιστοποιημένες συνθήκες διάλυσης (σύνθεση στερεού προς υγρού 1:4, αναμειγνύοντας σε θερμοκρασία 20°C για 60 λεπτά, ωριμάζοντας για 2,0 ώρες, ρυθμίζοντας το pH του χαρτοπολτού σε 1,0 με 3,0 mol/l υδροχλωρικό οξύ και αναμειγνύοντας σε θερμοκρασία 80°C για 30 λεπτά), ο ρυθμός διάλυσης του Ca2+ έφτασε το 99,38%.

Για την αφαίρεση ιόντων σιδήρου και μαγγανίου χρησιμοποιήθηκε σταδιακή διαδικασία προσαρμογής του pH.Το φίλτρο ανθρακώθηκε με τη διαβίβαση CO2 με ρυθμό ροής 100 ml/min με ταχύτητα ανάμειξης 800 r/min έως ότου το pH της λιπαντικής ύλης έφτασε το 7.6Αυτό έδωσε ελαφρύ ανθρακικό ασβέστιο με μέσο μέγεθος σωματιδίων D50 των 2.404 μm, μέση καθαρότητα 99,04% και μέση λευκότητα 98.76Η μερική αντικατάσταση του NaOH με Ca (OH) 2 για την προσαρμογή του pH μειώνει αποτελεσματικά το χημικό κόστος.

03 Μορφολογικός έλεγχος και επιδόσεις εφαρμογής του ανθρακικού ασβεστίου

3.1 Προετοιμασία ανθρακικού ασβεστίου με διάφορες μορφολογίες

Με την προσαρμογή των συνθηκών της διαδικασίας, τα προϊόντα ανθρακικού ασβεστίου με διάφορες μορφολογίες μπορούν σήμερα να παρασκευαστούν από δολομίτη:

• Σφινδάλιο: Ο Wang Xin et al. [11] παρήγαγε ελαφρύ CaCO3 τύπου ασβεστίου με σχήμα σφινδάλου, μήκους περίπου 2 μm και πλάτος 0,6 μm

• Μοιάζουν με μουστάκι: Yu Feng et al. [12] προετοιμάζουν μουστάκια ανθρακικού ασβεστίου τύπου αραγονίτη με αναλογία όψεως 30 ̊35; Wang Dongyi et al.[10] παραγόμενα μουστάκια από ανθρακικό ασβέστιο με αναλογία όψεως 20

• Κουβικά: Deng Xiaoyang et al. [7] προετοιμασμένοι κρυστάλλοι ανθρακικού ασβεστίου με μέσο μέγεθος σωματιδίων 5 ∆10 μm

• Βατερίτης: Jia Xiaohui et al. [8] και Fan Tianbo et al. [9] παρασκευασμένο ανθρακικό ασβέστιο με περιεκτικότητα σε βατερίτη 97,69% και καλά καθορισμένες μορφολογίες, αντίστοιχα

3.2 Πιστοποίηση της απόδοσης της εφαρμογής

Ο Fan Yuanyang et al. [5] διεξήγαγε πειράματα προσθήκης PVC χρησιμοποιώντας το παρασκευασμένο προϊόν καρβονικού ασβεστίου.Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το υλικό PVC επιτυγχάνει μέγιστη τάση τράβηξης 225% και μέγιστη τάση τράβηξης 13 MPa, που δείχνει σημαντικά αυξημένη αντοχή και παρέχει ισχυρή υποστήριξη για πρακτική εφαρμογή.

Fan Tianbo et al. [9] παρασκευασμένο ανθρακικό ασβέστιο υψηλής περιεκτικότητας σε βατερίτη με ειδική επιφάνεια 32,653 m2/g και μέσο μέγεθος πόρου 2,972 nm,προσφέροντας ευνοϊκά δομικά χαρακτηριστικά για φορτίο βιομορίων.

04 Συμπεράσματα

Σημαντική πρόοδος έχει επιτευχθεί στις τεχνολογίες παρασκευής ανθρακικού ασβεστίου από δολομίτη.με ποικίλες μορφολογίες προϊόντων, συμπεριλαμβανομένων των κυβικώνΗ μέθοδος άνθρακα, η μέθοδος διάλυσης αμμωνίουκαι η μέθοδος του υδροχλωρικού οξέος, η καθεμία από τις οποίες παρουσιάζει διαφορετικά χαρακτηριστικά., επιτρέποντας την επιλογή της κατάλληλης διαδικασίας με βάση τη μορφολογία του προϊόντος-στόχου και τις απαιτήσεις καθαρότητας.Με τη συνεχή πρόοδο στην κατανόηση των μηχανισμών ελέγχου της μορφολογίας και τη βελτιστοποίηση των συνθηκών της διαδικασίας, οι προοπτικές βιομηχανικής εφαρμογής για την παραγωγή προϊόντων ανθρακικού ασβεστίου υψηλής προστιθέμενης αξίας από δολομίτη είναι ελπιδοφόρες.