Sản xuất Canxi cacbonat có độ tinh khiết cao từ Dolomite: Kiểm soát hình thái và nâng cao giá trị sản phẩm

01 Giới thiệu: Từ thu hồi tài nguyên canxi đến sử dụng có giá trị cao

Dolomit có phạm vi nhiệt độ phân hủy lý thuyết là 730 ~ 900 ° C. Giữa 730 và 790 ° C, nó phân hủy thành MgO tự do và CaCO3, trong khi CaCO3 phân hủy ở khoảng 900 ° C [2].Dựa trên tỷ lệ Ca/Mg, dolomit có thể được phân loại thành dolomit magnesitic (1.0?? 1.5), dolomit (1.5?? 1.7), dolomit micro-calcite (1.7?? 2.0), calcite dolomite (2.0?? 3.5), và dolomite tinh khiết (1.648) [1].

Sau khi tách hiệu quả canxi và magiê,làm thế nào để chuyển đổi các tài nguyên canxi tách thành các sản phẩm canxi cacbonat có giá trị gia tăng cao với hình thái có thể kiểm soát đã trở thành một trọng tâm nghiên cứu trong chế biến sâu dolomiteHiện nay, thông qua các quy trình như carbon hóa, xả amoniac và phương pháp axit hydrochloric, các sản phẩm canxi cacbonat tinh khiết cao với hình dạng đa dạng bao gồm khối, giống như trục,giống như râu, và các dạng vaterite có thể được chuẩn bị từ dolomite.

02 Các tuyến quá trình chính để chuẩn bị Calcium Carbonate

2.1 Phương pháp carbon hóa để chuẩn bị Calcium Carbonate

Phương pháp carbon hóa tạo ra carbonat canxi nhẹ (nano) thông qua một hệ thống "calcination-carbonisation".trong khi chất lọc là dung dịch Mg ((HCO3) 2) có thể phục hồi [2]Tuy nhiên, vì cả calcium hydroxide và magnesium hydroxide đều tham gia vào quá trình carbon hóa trong quá trình chế biến,thu được đồng thời các sản phẩm canxi cacbonat và magiê hydroxit vẫn là một thách thức [4].

Yu Feng et al. [12] đã sử dụng dung dịch dolomit tinh chế nồng độ cao làm nguyên liệu thô để chuẩn bị râu canxi cacbonat loại aragonite với tỷ lệ khung hình cao thông qua phương pháp carbon hóa.Nghiên cứu đã nghiên cứu tác động của nhiệt độ carbon hóa, tốc độ khuấy, tốc độ lưu lượng CO2 và thời gian lão hóa. sản phẩm canxi cacbonat kết quả đạt được năng suất 95%, tỷ lệ diện tích râu 30 ∼35, hàm lượng râu 99,7% và độ trắng 99,9%,với sự phân bố đồng nhấtPhân tích cơ chế cho thấy Mg2 + ức chế sự phát triển của calcite-type calcium carbonate và thúc đẩy sự phát triển của aragonite-type calcium carbonate.Ưu tiên dọc theo (120) mặt phẳng tinh thể.

2.2 Phương pháp lọc amoniac để chuẩn bị canxi cacbonat

Phương pháp xả amonia bao gồm phản ứng muối amonia với vôi dolomit để có được dung dịch muối canxi, sau đó đưa CO2 để tạo ra canxi cacbonat.Phương pháp này rất dễ sử dụng, liên quan đến các phản ứng nhẹ, và tạo ra calcium carbonate tinh khiết cao.

Fan Tianbo et al.[9] sử dụng phương pháp Solvay amoniac-soda sửa đổi bằng cách sử dụng dolomite làm nguyên liệu thô mà không có bất kỳ chất phụ gia hữu cơ nào để chuẩn bị canxi cacbonat có hàm lượng vaterite cao trong điều kiện kiềmMẫu kết quả có diện tích bề mặt cụ thể là 32.653 m2/g và kích thước lỗ chân lông là 2.972 nm, cung cấp không gian thuận lợi cho tải sinh học.Phân tích cơ chế cho thấy hệ thống đệm NH4 +-NH3 không chỉ làm tăng độ bão hòa quá mức của canxi cacbonat mà còn cải thiện môi trường dung dịch, với lượng Mg2 + thúc đẩy sự hình thành hình thái tinh thể hoàn hảo.

Jia Xiaohui et al. [8] đạt được tổng hợp được kiểm soát của vaterite và aragonite canxi cacbonat siêu ổn định trong một hệ thống phản ứng CaCl2-NH3-CO2 bằng cách sử dụng dung dịch tiêu hóa giàu canxi.Nồng độ vaterite đạt 970,69%, với diện tích bề mặt đặc của 32,653 m2/g và kích thước lỗ chân lông trung bình là 2,972 nm.

2.3 Phương pháp axit hydrochloric để chuẩn bị carbonate canxi

Wu Feng et al. [2] sử dụng dolomite làm nguyên liệu thô, axit hydrochloric làm chất xả,và Ca ((OH) 2 và NaOH làm điều chỉnh độ pH để chuẩn bị carbonat canxi hạng nhẹ công nghiệp thông qua phương pháp carbon hóaCác kết quả cho thấy việc đốt dolomite ở 900 ° C trong 30 phút tạo ra dolomite bị đốt nhẹ với hàm lượng CaO khoảng 64,14%.Trong điều kiện xả tối ưu (tỷ lệ chất rắn - chất lỏng là 1:4, xáo trộn ở 20 °C trong 60 phút, lão hóa trong 2,0 giờ, điều chỉnh pH của bột giấy đến 1,0 với 3,0 mol / L axit hydrochloric và xáo trộn ở 80 °C trong 30 phút), tỷ lệ xả Ca2 + đạt 99,38%.

Một quy trình điều chỉnh pH từng giai đoạn đã được sử dụng để loại bỏ các ion sắt và mangan.Chất lọc được carbon hóa bằng cách truyền CO2 với tốc độ dòng chảy 100 mL/phút với tốc độ xáo trộn 800 r/phút cho đến khi pH của bùn đạt 7.6Điều này tạo ra cacbonat canxi nhẹ với kích thước hạt trung bình D50 là 2.404 μm, độ tinh khiết trung bình là 99,04%, và độ trắng trung bình là 98.76. Thay thế một phần NaOH bằng Ca ((OH) 2 để điều chỉnh pH có hiệu quả giảm chi phí hóa học.

03 Kiểm soát hình thái và hiệu suất ứng dụng Calcium Carbonate

3.1 Chuẩn bị Calcium Carbonate với các hình dạng khác nhau

Bằng cách điều chỉnh các điều kiện quá trình, các sản phẩm canxi cacbonat có hình thái khác nhau hiện có thể được chế biến từ dolomite:

• Giống như trục: Wang Xin et al. [11] tạo ra CaCO3 nhẹ loại canxit với hình dạng giống như trục, dài khoảng 2 μm và rộng khoảng 0,6 μm

• Giống như râu: Yu Feng et al. [12] chuẩn bị râu canxi cacbonat kiểu aragonite với tỷ lệ dáng 30 ∼35; Wang Dongyi et al.[10] sản xuất râu canxi cacbonat với tỷ lệ diện tích 20

• Giống khối: Deng Xiaoyang et al. [7] tinh thể canxi cacbonat hình khối được chuẩn bị với kích thước hạt trung bình 5 ‰ 10 μm

• Vaterite: Jia Xiaohui et al. [8] và Fan Tianbo et al. [9] đã chuẩn bị canxi cacbonat với hàm lượng vaterite lần lượt là 97,69% và hình thái xác định rõ

3.2 Xác thực hiệu suất ứng dụng

Fan Yuanyang et al. [5] đã tiến hành các thí nghiệm bổ sung PVC bằng cách sử dụng sản phẩm râu canxi cacbonat đã chuẩn bị.Kết quả cho thấy vật liệu PVC đạt được độ căng kéo tối đa 225% và căng kéo tối đa 13 MPa, cho thấy độ dẻo dai tăng đáng kể và cung cấp hỗ trợ mạnh mẽ cho ứng dụng thực tế.

Fan Tianbo et al. [9] đã chuẩn bị canxi cacbonat có hàm lượng cao vaterite với diện tích bề mặt đặc tính là 32,653 m2/g và kích thước lỗ chân lông trung bình là 2,972 nm,mang đặc điểm cấu trúc thuận lợi cho việc nạp sinh học.

04 Kết luận

Các tiến bộ đáng kể đã được thực hiện trong các công nghệ để chuẩn bị canxi cacbonat từ dolomite.với hình thái sản phẩm đa dạng bao gồm khối, hình dạng giống như trục, giống như râu và vaterite, đặc trưng bởi kích thước hạt đồng nhất và độ trắng cao.và phương pháp axit hydrochloric mỗi cung cấp các tính năng khác nhau, cho phép lựa chọn con đường quy trình phù hợp dựa trên hình thái sản phẩm mục tiêu và các yêu cầu về độ tinh khiết.Với sự tiến bộ liên tục trong việc hiểu các cơ chế kiểm soát hình thái và tối ưu hóa các điều kiện quy trình, triển vọng ứng dụng công nghiệp để sản xuất các sản phẩm canxi cacbonat có giá trị gia tăng cao từ dolomite là đầy hứa hẹn.