Produkcja węglanu wapnia o wysokiej czystości z dolomitu: kontrola morfologii i zwiększenie wartości produktu

01 Wprowadzenie: Od odzysku zasobów wapnia do wykorzystania wysokiej wartości

Dolomit ma teoretyczny zakres temperatur rozkładu 730-900°C. Między 730 a 790°C rozkłada się na wolny MgO i CaCO3, podczas gdy CaCO3 rozkłada się w temperaturze około 900°C [2].Na podstawie stosunku Ca/Mg, dolomit można podzielić na dolomit magnezytowy (1,0 ̇1,5), dolomit (1,5 ̇1,7), dolomit mikro-kalcytowy (1,7 ̇2,0), dolomit kalcytowy (2,0 ̇3,5) i dolomit czysty (1,648) [1].

Po skutecznym oddzieleniu wapnia i magnezu,jak przekształcić oddzielone zasoby wapnia w produkty węglanu wapnia o wysokiej wartości dodanej o kontrolowanej morfologii stał się przedmiotem badań w zakresie głębokiego przetwarzania dolomituObecnie za pomocą procesów takich jak węglowanie, wycieranie amonu i metody kwasu chlorovodorowatego wytwarzane są produkty z węglanu wapnia o wysokiej czystości o zróżnicowanej morfologii, w tym kwasowe, rodzaj spindlowy,wąsyZ dolomitu można przygotowywać formy waterytów.

02 Główne szlaki procesów przygotowywania węglanku wapnia

2.1 Metoda karbonizacji do przygotowania węglanu wapnia

Metody karbonizacji wytwarzają lekki (nano) węglan wapnia za pomocą systemu "kalcynacji-karbonizacji".podczas gdy filtrat jest odzyskiwalnym roztworem Mg ((HCO3) 2) [2]Jednakże, ponieważ zarówno wodorotlenek wapnia, jak i wodorotlenek magnezu uczestniczą w węglowaniu podczas przygotowania,jednoczesne uzyskiwanie węglanu wapnia i wodorotlenku magnezu pozostaje wyzwaniem [4].

Yu Feng et al. [12] użyli wysoko skoncentrowanego, rafinowanego roztworu dolomitu jako surowca do przygotowania wąsów węglanu wapnia typu aragonitu o wysokim stosunku kształtu za pomocą metody węglowodania.W badaniu zbadano wpływ temperatury węglowaniaW rezultacie produkt z węglanu wapnia osiągnął wydajność 95%, współczynnik kształtu wąsa 30°35, zawartość wąsa 99,7% i białość 99,9%,z jednolitym rozkłademAnaliza mechanizmu wykazała, że Mg2+ hamuje wzrost węglanu wapnia typu kalcytu i wspomaga wzrost węglanu wapnia typu aragonitu,preferowanie wzdłuż płaszczyzny krystalicznej (120).

2.2 Metoda wycierania amonu do przygotowania węglanu wapnia

Metody wycierania amonu obejmują reakcję soli amonu z wapnem dolomitowym w celu uzyskania roztworu soli wapnia, a następnie wprowadzenie CO2 w celu wytworzenia węglanu wapnia.Ta metoda jest łatwa w obsłudze, powoduje łagodne reakcje i daje węglan wapnia o wysokiej czystości.

Fan Tianbo i in.[9] zastosowano zmodyfikowaną metodę Solvay amoniakowo-sodową z wykorzystaniem dolomitu jako surowca bez żadnych dodatków organicznych w celu przygotowania węglanu wapnia o wysokiej zawartości wateritu w warunkach alkalicznychWynik próbki miał powierzchnię specyficzną 32,653 m2/g i rozmiar porów 2,972 nm, co zapewnia korzystną przestrzeń do ładowania biomolekuł.Analiza mechanizmów wykazała, że system buforowy NH4+-NH3 nie tylko zwiększa nadnasycenie węglanu wapnia, ale także poprawia otoczenie roztworu, z śladowymi ilościami Mg2+, promującymi tworzenie idealnych morfologii kryształowych.

Jia Xiaohui i in. [8] osiągnęli kontrolowaną syntezę metastabilnego wateritu i węglanu wapnia aragonitu w systemie reakcji CaCl2-NH3-CO2 przy użyciu uzyskanego roztworu trawiennego bogatego w wapń.Zawartość waterytów osiągnęła 970,69%, o powierzchni właściwej 32,653 m2/g i średniej wielkości porów 2,972 nm.

2.3 Metoda kwasu solnego do przygotowania węglanu wapnia

Wu Feng et al. [2] użyli dolomitu jako surowca, kwasu chlorovodorowanowego jako środka wylewającego,oraz Ca ((OH) 2) i NaOH jako regulatory pH do przygotowania lekkiego węglanu wapnia klasy przemysłowej za pomocą metody węglowaniaWyniki wykazały, że kalcynując dolomit w temperaturze 900°C przez 30 min powstał dolomit lekko kalcinowany o zawartości CaO około 64,14%.W optymalnych warunkach wydalania (względ stały do ciekłego 1:4, mieszanie w temperaturze 20°C przez 60 min, starzenie przez 2,0 h, dostosowywanie pH mięśni do 1,0 z 3,0 mol/l kwasu solnego i mieszanie w temperaturze 80°C przez 30 min), szybkość wycierania Ca2+ osiągnęła 99,38%.

W celu usunięcia jonów żelaza i manganu zastosowano stopniowy proces regulacji pH.Filtrat węglowany został przez przepuszczenie CO2 w natężeniu przepływu 100 ml/min przy prędkości mieszania 800 r/min aż do osiągnięcia pH slurry 7.6W ten sposób uzyskano lekki węglan wapnia o średniej wielkości cząstek D50 wynoszącej 2,404 μm, średniej czystości 99,04% i średniej białości 98.76. Częściowe zastąpienie NaOH Ca ((OH) 2 w celu dostosowania pH skutecznie zmniejszyło koszty chemiczne.

03 Węglan wapnia, kontrola morfologiczna i skuteczność stosowania

3.1 Przygotowanie węglanu wapnia o różnej morfologii

Poprzez dostosowanie warunków procesu obecnie można przygotować z dolomitu produkty węglanu wapnia o różnej morfologii:

• Węzłowy: Wang Xin et al. [11] wytworzył lekki CaCO3 typu kalcytowego o kształcie węzłowym, o długości około 2 μm i szerokości około 0,6 μm

• Wąsy podobne: Yu Feng et al. [12] przygotowane wąsy węglanu wapnia typu aragonitu o stosunku kształtu 30?? 35; Wang Dongyi et al.[10] produkowane wąsy z węglanu wapnia o stosunku kształtu 20

• Kształt sześcienny: Deng Xiaoyang et al. [7] przygotowane kształt sześcienny kryształy węglanu wapnia o średniej wielkości cząstek 5 ‰ 10 μm

• Wateryt: Jia Xiaohui i in. [8] i Fan Tianbo i in. [9] przygotowany węglan wapnia o zawartości waterytów odpowiednio 97,69% i dobrze określonej morfologii

3.2 Walidacja wydajności aplikacji

Fan Yuanyang et al. [5] przeprowadził eksperymenty z dodaniem PVC przy użyciu przygotowanego produktu z wąsów węglanu wapnia.Wyniki wykazały, że materiał PVC osiągnął maksymalne naprężenie naciągowe 225% i maksymalne naprężenie naciągowe 13 MPa, co wskazuje na znacznie zwiększoną wytrzymałość i zapewnia silne wsparcie dla praktycznego zastosowania.

Fan Tianbo et al. [9] przygotowany węglan wapnia o wysokiej zawartości waterytów o powierzchni właściwej 32,653 m2/g i średniej wielkości porów 2,972 nm,o korzystnych właściwościach strukturalnych dla obciążenia biomolekuł.

04 Wniosek

Znaczący postęp został osiągnięty w technologii przygotowywania węglanku wapnia z dolomitu.z różnorodnymi morfologiami produktu, w tym kwasowym, widoczne w postaci węglowej, wąsaczkowej i waterytów, charakteryzujących się jednolitym rozmiarem cząstek i wysoką białością.i metody kwasu słonowego, każda z nich oferuje odrębne cechy, umożliwiając wybór odpowiedniej drogi procesu w oparciu o morfologię docelowego produktu i wymagania dotyczące czystości.Z dalszym postępem w zrozumieniu mechanizmów kontroli morfologii i optymalizacji warunków procesu, perspektywy zastosowań przemysłowych do produkcji produktów z węglanu wapnia o wysokiej wartości dodanej z dolomitu są obiecujące.