Производство высокочистого карбоната кальция из доломита: контроль морфологии и повышение ценности продукта

01 Введение: От извлечения кальция к высокоценному использованию

Теоретический диапазон температуры разложения доломита составляет 730-900°С. Между 730 и 790°С он разлагается на свободные MgO и CaCO3, а CaCO3 разлагается при температуре около 900°С [2].На основе соотношения Ca/Mg, доломит может быть классифицирован на магнетический доломит (1,0 ‰ 1,5), доломит (1,5 ‰ 1,7), микрокальцитовый доломит (1,7 ‰ 2,0), кальцитовый доломит (2,0 ‰ 3,5) и чистый доломит (1,648) [1].

После эффективного отделения кальция и магния,как преобразовать выделенные ресурсы кальция в продукты из карбоната кальция с высокой добавленной стоимостью с контролируемой морфологией, стало предметом исследований в глубокой переработке доломитаВ настоящее время с помощью таких процессов, как карбонизация, выщелачивание аммиака и методы соляной кислоты, высокочистые карбонатные продукты кальция с различной морфологией, включая кубические, шпинделистые,усатыйИз доломита могут быть получены формы ватерита.

02 Основные процессы получения карбоната кальция

2.1 Способ карбонизации для получения карбоната кальция

Метод карбонизации производит легкий (нано) карбонат кальция с помощью системы "кальцинация-карбонизация".при этом фильтрат представляет собой восстанавливаемый раствор Mg ((HCO3) 2) [2]Однако, поскольку и гидроксид кальция, и гидроксид магния участвуют в карбонизации во время приготовления,одновременное получение продуктов из карбоната кальция и гидроксида магния остается проблемой [4].

Ю Фэн и др. [12] использовали высококонцентрационный рафинированный раствор доломита в качестве сырья для приготовления кальциевого карбоната арагонитового типа с высоким соотношением сторон с помощью метода карбонизации.В исследовании изучались эффекты температуры карбонизацииПолученный карбонат кальция достиг урожайности 95%, соотношения пропорций усов 30 ‰ 35, содержания усов 99,7% и белости 99,9%,с равномерным распределениемАнализ механизма показал, что Mg2+ ингибирует рост кальцитового карбоната и способствует росту арагонитового кальциового карбоната.предпочтительно вдоль кристаллической плоскости (120).

2.2 Метод выщелачивания аммония для получения карбоната кальция

Метод выщелачивания аммиака включает в себя реакцию солей аммиака с доломитовой известкой для получения раствора кальциевой соли, после чего вводится CO2 для получения карбоната кальция.Этот метод прост в использовании., вызывает легкие реакции и дает высокочистый карбонат кальция.

Фан Тяньбо и др.[9] использовал модифицированный метод Solvay аммиака-соды с использованием доломита в качестве сырья без каких-либо органических добавок для приготовления карбоната кальция с высоким содержанием ватерита в щелочных условияхПолученный образец имел специфическую площадь поверхности 32,653 м2/г и размер пор 2,972 нм, обеспечивая благоприятное пространство для загрузки биомолекулы.Анализ механизма показал, что буферная система NH4+-NH3 не только увеличивает перенасыщение карбоната кальция, но и улучшает среду раствора., с следовыми количествами Mg2+, способствующих образованию идеальных кристаллических морфологий.

Jia Xiaohui et al. [8] достигли контролируемого синтеза метастабильного ватерита и арагонита карбоната кальция в реакционной системе CaCl2-NH3-CO2 с использованием полученного богатого кальцием раствора переваривания.Содержание ватерита достигло 970,69%, с удельной площадью поверхности 32,653 м2/г и средним размером пор 2,972 нм.

2.3 Метод гидрохлорической кислоты для получения карбоната кальция

Wu Feng et al. [2] использовали доломит в качестве сырья, солевую кислоту в качестве выщелачивающего агента,и Ca ((OH) 2 и NaOH в качестве регуляторов pH для получения легкого карбоната кальция промышленного качества методом карбонизацииРезультаты показали, что кальцинирование доломита при 900°C в течение 30 минут дало легко кальцинированный доломит с содержанием CaO приблизительно 64,14%.При оптимальных условиях выщелачивания (соотношение твердости к жидкости 1:4, перемешивая при 20°C в течение 60 мин, старея в течение 2,0 ч, регулируя рН целлюлозы до 1,0 с 3,0 моль/л соляной кислоты и перемешивая при 80°C в течение 30 мин), скорость выщелачивания Ca2+ достигла 99,38%.

Для удаления ионов железа и марганца использовался поэтапный процесс корректировки pH.Фильтрат углеродился путем пропускания CO2 со скоростью потока 100 мл/мин при скорости перемешивания 800 р/мин до достижения pH сгустка 7.6Это дало легкий карбонат кальция со средним размером частиц D50 2,404 мкм, средней чистотой 99,04% и средней белостью 98.76. Частичная замена NaOH Ca ((OH) 2 для корректировки pH эффективно снижает химические затраты.

03 Морфологический контроль и эффективность применения карбоната кальция

3.1 Приготовление карбоната кальция различной морфологии

В настоящее время путем корректировки условий процесса из доломита можно изготавливать продукты из карбоната кальция различной морфологии:

• Шпиндлоподобный: Wang Xin et al. [11] получили легкий КаКО3 кальцитового типа с шпиндлоподобной формой, длиной примерно 2 мкм и шириной 0,6 мкм

• Усыпорочные: Ю Фэн и др. [12] приготовили усыпорочные кальциевые карбонаты арагонитового типа с соотношением сторон 30 ‰ 35; Ван Донгьи и др.[10] производили усы карбоната кальция с соотношением сторон 20

• Кубические: Deng Xiaoyang et al. [7] готовые кубические кристаллы карбоната кальция со средним размером частиц 5 ‰ 10 мкм

• Ватерит: Jia Xiaohui et al. [8] и Fan Tianbo et al. [9] подготовленный карбонат кальция с содержанием ватерита 97,69% и четко определенной морфологией, соответственно

3.2 Валидация производительности приложения

Фан Юаньян и др. [5] провели эксперименты с добавлением ПВХ с использованием готового продукта карбоната кальция.Результаты показали, что материал из ПВХ достиг максимальной натяжной нагрузки 225% и максимальной натяжной нагрузки 13 МПа., что указывает на значительное повышение прочности и обеспечивает сильную поддержку для практического применения.

Fan Tianbo et al. [9] полученный карбонат кальция с высоким содержанием ватеритов с удельной площадью поверхности 32,653 м2/г и средним размером пор 2,972 нм,обладающие благоприятными структурными характеристиками для загрузки биомолекулы.

04 Заключение

В области технологий получения карбоната кальция из доломита достигнут значительный прогресс, в лабораторных условиях чистота карбоната кальция может превышать 99%.с разнообразной морфологией продукта, включая кубическийУглеводородный метод, метод выщелачивания аммиака,и гидрохлориновой кислоты каждый метод предлагает различные характеристики, что позволяет выбрать подходящий путь обработки на основе морфологии и чистоты целевого продукта.С постоянным прогрессом в понимании механизмов контроля морфологии и оптимизации условий процесса, перспективы промышленного применения для производства продуктов из карбоната кальция с высокой добавленной стоимостью из доломита многообещающие.