[发明专利]一种浸取剂可回用的电石渣制备纳米碳酸钙的方法

说明书

本发明公开了一种浸取剂可回用的电石渣制备纳米碳酸钙的方法，该方法采用柠檬酸盐（如柠檬酸钠，钾，钙或镁盐）作为浸取剂浸取电石渣，离心分离后可得到柠檬酸盐和Ca²⁺混合溶液，往溶液中通入CO₂，即可碳化生成纳米碳酸钙，粒径为20~200 nm，通过调控柠檬酸盐浓度，电石渣浓度，CO₂通入速率，碳化终点pH值（即停止碳化反应的溶液pH值）等参数，研究提高Ca²⁺浸取效率、调控碳酸钙晶型和形貌的方法，本发明方案具有原料成本低廉、操作简单以及制备工艺简单、节能环保等特点，适合工业规模生产纳米级碳酸钙粉体，可广泛应用于塑料、涂料、造纸、油墨、医药等领域。

技术领域

本发明涉及无机碳酸钙材料制备技术领域，尤其是一种浸取剂可回用的电石渣制备纳米碳酸钙的方法。

背景技术

碳酸钙作为无机物填料被广泛应用于橡胶、塑料、油墨、造纸、医药、食品以及电子和光学材料领域，近年来其制备技术朝着高纯化、微细化方向发展。碳酸钙有三种无水晶型(方解石，球霰石和文石)和两种水合形式(包括六水合碳酸钙和一水合碳酸钙)，以及无定型碳酸钙(ACC)。目前碳酸钙制备主要有两种途径，一种是向Ca(OH)₂溶液中通入CO₂气体的碳化法，另一种是可溶性钙盐/碳酸盐直接混合的复分解法。影响纳米碳酸钙的晶型除了温度、压强这两个热力学因素以外，还会受到添加剂等因素的影响。

柠檬酸是小分子有机物，具有三羧基，一羟基的有机结构，在自然界中分布很广，十分常见，价格低廉，无毒无害，在工业，食品业，化妆业等具有极多的用途，是一种十分理想的添加剂。美国专利US7708973B2公开了一种合成纳米碳酸钙的方法，通过加入不同的晶型控制剂包括柠檬酸、聚丙烯酸、聚天冬氨酸等制得了纳米纤维结构、纳米念珠结构、柴束结构和纳米片结构的碳酸钙。美国专利US 9150738B2公开了一种轻质碳酸钙的生产工艺，以氢氧化钙浆料为原料，其中加入糖、柠檬酸盐等添加剂，碳化合成棱柱状或偏三角面体碳酸钙。欧洲专利EP2711339A1公开了一种含钙固体资源化利用的方法，以纤维制造业苛化反应产生的碳酸钙废浆为原料，添加磷酸和螯合酸化剂(硫酸、过氧化氢和柠檬酸)，通入CO₂碳化，再经过沉降、分层、均匀化、分离、干燥等步骤生成平均粒径为3.0μm碳酸钙。Dominique J¹等认为在纳米碳酸钙合成过程中，CIT存在于结晶表面和ACC颗粒内，相对于纯水系统而言，可以减少脱水和热分解，使ACC的生命周期延长。高艳芳²等人指出在低浓度CIT的条件下，可以形成球霰石，并且可以促进细长状方解石的形成。

电石渣是在湿式发生器中以电石(主要成分为CaC₂)为原料生产乙炔(C₂H₂)，同时产生的一种工业废物(主要成分为Ca(OH)₂)，将电石(主要含CaC₂和CaO)加入电石反应器，在常温常压下与水作用，生成乙炔气和氢氧化钙，因此电石渣主要含Ca(OH)₂。

主反应：CaC₂+2H₂O→C₂H₂↑+Ca(OH)₂↓

副反应：CaO+H₂O→Ca(OH)₂↓

回收电石渣制备纳米碳酸钙的制备方法主要分为三步：电石渣的预处理、电石渣浸出工艺、碳酸钙的制备。