Produksi Kalsium Karbonat Kemurnian Tinggi dari Dolomit: Kontrol Morfologi dan Peningkatan Nilai Produk

01 Pendahuluan: Dari Pemulihan Sumber Daya Kalsium ke Penggunaan Bernilai Tinggi

Dolomit memiliki rentang suhu dekomposisi teoritis 730~900°C. Antara 730 dan 790°C, ia terurai menjadi MgO dan CaCO3 bebas, sementara CaCO3 terurai pada sekitar 900°C [2].Berdasarkan rasio Ca/Mg, dolomit dapat diklasifikasikan menjadi dolomit magnesitik (1.0?? 1.5), dolomit (1.5?? 1.7), dolomit mikro-kalsit (1.7?? 2.0), dolomit kalsit (2.0?? 3.5), dan dolomit murni (1.648) [1].

Setelah pemisahan kalsium dan magnesium yang efisien,cara mengubah sumber daya kalsium yang dipisahkan menjadi produk kalsium karbonat dengan nilai tambah tinggi dengan morfologi yang dapat dikontrol telah menjadi fokus penelitian dalam pengolahan dalaman dolomitSaat ini, melalui proses seperti karbonisasi, leaching ammonium, dan metode asam klorida, produk kalsium karbonat kemurnian tinggi dengan morfologi yang beragam termasuk kubik, spindle-seperti,seperti kumis, dan bentuk vaterite dapat disiapkan dari dolomit.

02 Jalur proses utama untuk persiapan kalsium karbonat

2.1 Metode Karbonisasi untuk Persiapan Kalsium Karbonat

Metode karbonisasi menghasilkan kalsium karbonat ringan (nano) melalui sistem "kalsinasi-karbonisasi".sedangkan filtrat adalah larutan Mg(HCO3)2 yang dapat dipanen [2]Namun, karena kalsium hidroksida dan magnesium hidroksida berpartisipasi dalam karbonisasi selama persiapan,mendapatkan produk kalsium karbonat dan magnesium hidroksida secara bersamaan tetap menjadi tantangan [4].

Yu Feng et al. [12] menggunakan larutan dolomit olahan konsentrasi tinggi sebagai bahan baku untuk menyiapkan kumis kalsium karbonat tipe aragonit dengan rasio aspek yang tinggi melalui metode karbonisasi.Studi ini menyelidiki efek dari suhu karbonisasiHasilnya produk kalsium karbonat mencapai hasil 95%, rasio aspek kumis 30 ̊35, kandungan kumis 99,7%, dan keputihan 99,9%,dengan distribusi seragamAnalisis mekanisme menunjukkan bahwa Mg2+ menghambat pertumbuhan kalsium karbonat jenis kalsit dan mempromosikan pertumbuhan kalsium karbonat jenis aragonit,lebih disukai di sepanjang bidang kristal (120).

2.2 Metode Leaching Amonium untuk Persiapan Kalsium Karbonat

Metode leaching ammonium melibatkan bereaksi garam ammonium dengan kapur dolomit untuk mendapatkan larutan garam kalsium, diikuti dengan pengenalan CO2 untuk menghasilkan kalsium karbonat.Metode ini mudah dioperasikan, melibatkan reaksi ringan, dan menghasilkan kalsium karbonat kemurnian tinggi.

Fan Tianbo et al.[9] menggunakan metode amonia-soda Solvay yang dimodifikasi menggunakan dolomit sebagai bahan baku tanpa aditif organik untuk mempersiapkan kalsium karbonat dengan kandungan vaterit yang tinggi dalam kondisi alkaliSampel yang dihasilkan memiliki luas permukaan spesifik 32.653 m2/g dan ukuran pori 2.972 nm, menyediakan ruang yang menguntungkan untuk muatan biomolekul.Analisis mekanisme menunjukkan bahwa sistem buffer NH4+-NH3 tidak hanya meningkatkan saturasi kalsium karbonat tetapi juga meningkatkan lingkungan larutan, dengan jumlah jejak Mg2+ mempromosikan pembentukan morfologi kristal yang sempurna.

Jia Xiaohui et al. [8] mencapai sintesis terkontrol dari vaterit metastabil dan aragonit kalsium karbonat dalam sistem reaksi CaCl2-NH3-CO2 menggunakan larutan pencernaan kaya kalsium yang diperoleh.Kandungan Vaterite mencapai 970,69%, dengan luas permukaan spesifik 32,653 m2/g dan ukuran pori rata-rata 2,972 nm.

2.3 Metode asam klorida untuk persiapan kalsium karbonat

Wu Feng et al. [2] menggunakan dolomit sebagai bahan baku, asam klorida sebagai agen leaching,dan Ca ((OH) 2 dan NaOH sebagai regulator pH untuk mempersiapkan kalsium karbonat kelas industri ringan melalui metode karbonisasiHasilnya menunjukkan bahwa kalsinasi dolomit pada 900°C selama 30 menit menghasilkan dolomit yang sedikit kalsinasi dengan kandungan CaO sekitar 64,14%.Di bawah kondisi leaching yang dioptimalkan (rasio padat-cair 1:4, aduk pada suhu 20°C selama 60 menit, penuaan selama 2,0 jam, penyesuaian pH pulpa menjadi 1,0 dengan 3,0 mol/L asam klorida, dan aduk pada suhu 80°C selama 30 menit), tingkat leaching Ca2+ mencapai 99,38%.

Proses penyesuaian pH secara bertahap digunakan untuk menghilangkan ion besi dan mangan.Filtrat karbonisasi dengan melewati CO2 pada laju aliran 100 ml/menit dengan kecepatan aduk 800 r/menit sampai pH bubur mencapai 7.6Hal ini menghasilkan kalsium karbonat ringan dengan ukuran partikel median D50 dari 2.404 μm, kemurnian rata-rata 99,04%, dan keputihan rata-rata 98.76. Sebagian mengganti NaOH dengan Ca (OH) 2 untuk menyesuaikan pH secara efektif mengurangi biaya kimia.

03 Kontrol morfologi kalsium karbonat dan kinerja aplikasi

3.1 Persiapan Kalsium Karbonat dengan Morfologi Berbagai

Dengan menyesuaikan kondisi proses, produk kalsium karbonat dengan berbagai morfologi saat ini dapat disiapkan dari dolomit:

• Spindle-like: Wang Xin et al. [11] menghasilkan jenis kalsit ringan CaCO3 dengan bentuk spindle-like, sekitar 2 μm panjang dan 0,6 μm lebar

• Seperti kumis: Yu Feng et al. [12] menyiapkan kumis kalsium karbonat tipe aragonit dengan rasio aspek 30 ∼35; Wang Dongyi et al.[10] menghasilkan kumis kalsium karbonat dengan rasio aspek 20

• Seperti kubik: Deng Xiaoyang et al. [7] kristal kalsium karbonat seperti kubik yang disiapkan dengan ukuran partikel rata-rata 5 ∼ 10 μm

• Vaterite: Jia Xiaohui et al. [8] dan Fan Tianbo et al. [9] disiapkan kalsium karbonat dengan kandungan vaterite masing-masing 97,69% dan morfologi yang jelas

3.2 Validasi Kinerja Aplikasi

Fan Yuanyang et al. [5] melakukan percobaan penambahan PVC menggunakan produk kumis kalsium karbonat yang disiapkan.Hasilnya menunjukkan bahwa bahan PVC mencapai tegangan tarik maksimum 225% dan tegangan tarik maksimum 13 MPa, menunjukkan ketahanan yang meningkat secara signifikan dan memberikan dukungan yang kuat untuk aplikasi praktis.

Fan Tianbo et al. [9] kalsium karbonat yang disiapkan dengan kandungan vaterit tinggi dengan luas permukaan spesifik 32,653 m2/g dan ukuran pori rata-rata 2,972 nm,menawarkan karakteristik struktur yang menguntungkan untuk muatan biomolekul.

04 Kesimpulan

Perkembangan yang signifikan telah dicapai dalam teknologi untuk mempersiapkan kalsium karbonat dari dolomit.dengan morfologi produk yang beragam termasuk kubik, spindle-seperti, kumis-seperti, dan bentuk vaterite, ditandai dengan ukuran partikel seragam dan keputihan tinggi.dan metode asam klorida masing-masing menawarkan fitur yang berbeda, memungkinkan pemilihan jalur proses yang tepat berdasarkan morfologi produk target dan persyaratan kemurnian.Dengan kemajuan berkelanjutan dalam memahami mekanisme kontrol morfologi dan optimalisasi kondisi proses, prospek aplikasi industri untuk memproduksi produk kalsium karbonat dengan nilai tambah tinggi dari dolomit menjanjikan.