【文章內(nèi)容簡介】 作為制備納米碳酸鈣的原料。 現(xiàn)在大多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)將電石渣露天堆放，不僅占用了寶貴的土地資源，而且堿化土地，對空氣、水源造成二次污染，傳統(tǒng)處理電石渣的方式已不能適應(yīng)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的要求。隨著隨PVC行業(yè)擴充加快，電石也迎來了投產(chǎn)高峰，電石渣量將會大量增加，有效地綜合利用電石渣，對保護環(huán)境實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有顯著的生態(tài)和社會效益。 當(dāng)前一些利用電石渣開發(fā)的產(chǎn)品，價格比較低廉。電石渣經(jīng)過一定得處理以后，我們也可以用它來生產(chǎn)附加值比較高的納米碳酸鈣。而納米碳酸鈣是工業(yè)上應(yīng)用非常廣泛的一種填充劑。若能將此大量電石渣刻轉(zhuǎn)化為在無機鹽用量中居第四位的碳酸鈣產(chǎn)品不僅給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益。利用碳化法制備納米碳酸鈣可以分為兩個過程，一個是氫氧化鈣的碳化反應(yīng)過程，另一個則是碳化反應(yīng)生成的碳酸鈣的結(jié)晶過程。 碳化反應(yīng)過程中氣相中的二氧化碳首先從氣相主體通過氣膜擴散至氣液界面，然后從氣液界面通過與之緊靠的液膜向液相主體及氫氧化鈣固相表面擴散。當(dāng)溶液中的Ca39。+的濃度和C 203一濃度的乘積大于碳酸鈣的溶度積時開始有碳酸鈣晶體生成。 在利用電石渣制備碳酸鈣反應(yīng)器中存在，除氫氧化鈣、二氧化碳外，還還有很多其他雜質(zhì)，屬于非均相溶液。碳酸鈣粒子的成核屬于非均相成核。這些溶液中碳酸鈣以外的物質(zhì)在一定程度上降低了成核的能量的勢壘，誘導(dǎo)晶核的生成，所以初級非均相成核可以在比較低的過飽和度下發(fā)生。產(chǎn)生微觀的晶粒作為結(jié)晶的核心，即晶核，接著晶核一長人，成為宏觀的晶體，在這個過程在中受操作參數(shù)(如溫度)的影響，既受反應(yīng)速率控制也受到擴散速率控制。所以在碳酸鈣生產(chǎn)中，對碳酸鈣的溫度和濃度的控制比較關(guān)鍵。 在Ca(OH):的碳化反應(yīng)過程當(dāng)中，一般應(yīng)該是pH值’卜降的過程，當(dāng)pH值接近于7的時候，碳化反應(yīng)結(jié)束。但有時也會出現(xiàn)在碳化反應(yīng)過程的初期pH值緩慢下降，當(dāng)降低到一定程度后，pH值又很快又上升，上升到一定程度后又緩慢下降。這主要是因為電石渣過燒或消化不完全造成的。在Ca(OH)2的乳液當(dāng)中含有少量未完全消化的CaO顆粒，在碳化反應(yīng)的過程中在溶液中由于長時間受到攪拌槳的剪切力作用，而發(fā)生消化反應(yīng)，所以在碳化反應(yīng)過程中使Ca(OH):乳液的pH值升高。所以消化后的電石渣應(yīng)放置一段時間，使電石渣消化充分再進行碳化反應(yīng)。3納米碳酸鈣的制備實驗方法首先將電石渣用清水洗滌，粗篩，除去機械雜質(zhì)，然后把電石渣漿過濾，105 0C溫度個干燥，冷卻后粉碎、過120目篩，于設(shè)定溫度下鍛燒。把電石渣放入瓷柑禍中，然后在馬弗爐中緞燒，達到預(yù)設(shè)溫度后，保溫30min。取出，在空氣中冷卻。稱取一定量的鍛燒過后的電石渣，并加入一定比例的水，在80℃水浴條件下攪拌消化3h。得到的氫氧化鈣漿液經(jīng)120目篩過濾后隔絕空氣儲存?zhèn)溆?。消化完成后放?2小時，然后再進行碳化，這實際是石灰的進一步消化完全的過程，這可以使未完全消化的石灰逐漸消化分散成為細小顆粒的Ca(OH):品體將適量的晶型控制劑與一定濃度的氫氧化鈣乳液混勻后移入反應(yīng)釜，于設(shè)定溫度和攪拌速度下邊攪拌邊通入一定濃度的CO:氣體進行反應(yīng)。當(dāng)乳液的pH值接近7時結(jié)束反應(yīng)。碳化反應(yīng)過程中用到的實驗裝置如圖圖1碳化反應(yīng)過程的實驗裝置1一空氣鋼瓶2一二氧化碳鋼瓶3一閥門4一閥門5一空氣氣體流量計6CO:氣體流量計7一配氣緩沖瓶8閥門9混合氣體流量計10氣體分布器11一電子恒速攪拌器12碳酸化反應(yīng)器:13一恒溫水浴鍋14pH計:15一電導(dǎo)儀。 樣品干燥時如何防止納米碳酸鈣團聚，獲得分散性好的碳酸鈣粉體也是制備納米碳酸鈣的一個關(guān)鍵條件。本實驗將反應(yīng)生成的碳酸鈣溶液進行真空抽慮，然后再用無水乙醇置換碳酸鈣粉體間殘留的水分。最后將制得的納米碳酸鈣放入遠紅外快速恒溫干燥箱中在105℃條件下進行干燥。4檢測方法 DTA/TG分析 取經(jīng)水洗及過篩后的電石渣，用NETZSCH STA 409PG/PC綜合熱分析儀進行DTA/TG分析，用A1203柑禍，升溫速率100C/min. TG校正/測量范圍020/30000mg, DTA校止/測量范圍000/500011 V.取經(jīng)水洗及過篩后的電石渣，用日本理學(xué)機電公司的全自用X射線儀(D/Max2200 )分析，石墨單色濾波，管電壓40kv，電流30mA。斜縫DS/SS 1 0、RS/RSM03 0。取經(jīng)水洗及過篩后的電石渣，用KYKY 1000B掃描電子顯微鏡觀察樣品在不同放大倍數(shù)下的形貌及樣品粒徑。用NORAN SIX X射線能譜儀觀察樣品所含元素的種類。(1)激光粒度儀測定粒徑粒度的測試用濟南潤之科技有限公司的激光粒度儀Rise2008。樣品用無水乙醇分散。，.(2) TEM測定粒徑利用日本電子公司生產(chǎn)的JEM2000FX 11型高分辨率透射電鏡的透射電子成像技術(shù)，在180KV加速電壓下對碳酸鈣樣品顆粒形態(tài)大小進行分析。在TEM照片上，沿一定的方向取不少于20個微粒的粒徑，平均粒徑X按卜式計算:X=Ed nxN式中:Ed 一微粒直徑之和:n一TEM的放大倍數(shù)。N一量取的微粒個數(shù)。(1)儀器測色儀:XRITE 8400臺式分光儀光譜測色儀。(2)應(yīng)滿足下列規(guī)定:a)波長范圍一般為(380780) nm，不能小于(400700) nm。b)波長半寬度::光譜光度計出射狹縫發(fā)出的波長半寬度應(yīng)在10 nm以內(nèi)。C)%以內(nèi)。d) nm o5碳化反應(yīng)的結(jié)果 研究了新產(chǎn)出的新鮮電石渣和長期放置的電石渣的理化性質(zhì)的區(qū)別，長期放置的電石渣中的部分氫氧化鈣和空氣中的二氧化碳反應(yīng)，而生成了碳酸鈣，直接用來制備碳酸鈣，由于引入了晶種，所以生成的碳酸鈣粒徑很大。而新鮮的電石渣經(jīng)過水洗、干燥、消化，直接制得納米級碳酸鈣，不過白度較低， 對于碳化反應(yīng)條件對產(chǎn)品粒徑的影響:在900 0C , 1000℃和110039。C 39。 F緞燒電石渣生成的碳酸鈣平均粒徑變化不大:制得的碳酸鈣的平均粒徑隨著溫度的升高粒徑逐漸增大，低溫下有利于得到粒徑比較小的納米碳酸鈣。隨著氫氧化鈣濃度的變小生成的碳酸鈣粒徑變小。隨著加入分散劑種類及數(shù)量的不同，碳酸鈣產(chǎn)品的粒徑和晶型會有所不同:通過分析純的碳酸鈣中引入雜質(zhì)，進行碳化反應(yīng)。發(fā)現(xiàn)引入雜質(zhì)會使制得的樣品粒徑有所增大，因此如何有效地的凈化電石渣是值得進一步研究的一個問題。通過正交實驗確定了本實驗條件下的最佳工藝條件為碳化反應(yīng)的溫度為10 0C l H20:CaO的質(zhì)量比是30: 1，電石渣鍛燒溫度1000 0C，分散劑用量為1%e6納米碳酸鈣的活化納米粒子團聚動力學(xué)，活化劑的種類，納米碳酸鈣的活化機理和活化方法。并通過實驗研究了欽酸酷偶聯(lián)劑311對制得的納米碳酸鈣的活化條件選擇。 一次粒子處于大量的水分散劑中或處于良好的穩(wěn)定體系中，它們能夠處于良好的單分散狀態(tài)。但碳化反應(yīng)溶液中并不是一個穩(wěn)定的系統(tǒng)，所處的環(huán)境發(fā)生變化，如溶液的pH變化或有其它物質(zhì)進入干擾了穩(wěn)定的體系等，這些都會引起一次粒子靜電勢壘的降低，產(chǎn)生一次粒子間相互團聚的現(xiàn)象，生成團聚的三次粒子。 一般隨著納米碳酸鈣的粒徑小、表面積大，一次粒子的團聚現(xiàn)象嚴重。粉料制備時必須采取一定的措施減少一次粒子的團聚或減小其團聚強度，使納米碳酸鈣粒子分散開，以獲得分散均勻的粉料成型材料。活化方法分為干法活化和濕法活化，其目的都是將活化劑包覆在碳酸鈣顆粒的表面，使將碳酸鈣和具有兩親基團的有機物連接起來。制得的納米碳酸鈣在一定的條件下經(jīng)過活化處理后，分散性提高，吸油值變低?？梢愿鶕?jù)碳酸鈣用途的不同，選用不同的活化劑。實驗結(jié)果表明，電石渣經(jīng)過適當(dāng)處理可以作為鈣質(zhì)原料用以制備納米碳酸鈣。關(guān)鍵詞:電石渣，納米碳酸鈣，碳化，氫氧化鈣，二氧化碳，鈣。AbstractSummary The most great deal of calcium carbide is produced in China than other country in the world,at the same time, produces a great deal of industry discard residuecalcium carbide residue.Studying how to validly disposal calcium carbide residue is a very necessary topic. The mainposition of the calcium carbide residue is calcium hydroxide, which can be as the raw materialof calcium, And along with the development of the society, more nanosized calcium carbonate isneeded, so this text carried on a research on making use of the calcium carbide residue to producenanosized calcium carbonate. Take the calcium carbide residue and the carbon dioxide air as raw material respectively.After be washed, filtered ,dried，calcined and assimilated at a certain temperature。 adding somedispersant，calcium carbide residue can be used for the production of nanosized calcium carbonateby the method of carbonizing. And by DTA/TG, XRD, SEM, TEM, the laser granularityinstrument, color monitoring instrument etc, analyzing the raw material and product whichinvolved in the experiment process. The fresh calcium carbide residue can be used to produce nanosized calciumcarbonate after washed, filtered ,dried ,digested, however the white degree is lower.The calcium carbide residue that placed over a long period of time through the same dispose cannot get the nanosized calcium carbonate, but through to be calcined can produce the nanosizedcalcium carbonate. The result of the experiment enunciation, the calcium carbide residue can be usedto make the nanosized calcium carbonate.Key words: calcium carbide residue, nanosized calcium carbonate, carbonization, calciumhydroxide, carbon dioxide, calcium.貴州大學(xué)碩十學(xué)位論文摘要 中國是世界上電石生產(chǎn)第一大國，與此同時每年都要產(chǎn)生大量的_I二業(yè)廢渣—電石渣。，可以作為鈣質(zhì)原料，并且隨著社會的發(fā)展，對納米碳酸鈣需求量不斷擴大。所以本文對利用電石渣制備納米碳酸鈣進行了研究. 、過篩、干燥、鍛燒等處理，并在一定溫度下消化后，加入一定量的分散劑，可以通過碳化法生成納米碳酸鈣。并通過DTA/TG, XRD, SEM, TEM,激光粒度儀、測色儀等方式對實驗過程中所涉及的原料及產(chǎn)品進行了分析。 新鮮的電石渣經(jīng)過水洗、過篩、干燥、消化、碳化可制得納米級碳酸鈣，不過白度較低。長期放置的電石渣經(jīng)過相同的處理后生成的碳酸鈣粒徑很大，但是經(jīng)過緞燒處理后也可制得納米碳酸鈣。實驗結(jié)果表明，電石渣經(jīng)過適當(dāng)處理可以作為鈣質(zhì)原料用以制備納米碳酸鈣。關(guān)鍵詞:電石渣，納米碳酸鈣，碳化，氫氧化鈣，二氧化碳，鈣.貴州大學(xué)碩i.:學(xué)位論文Abstract The most great deal of calcium carbide is produced in China than other country in the worldat the same time, produces a great deal of industry discard residuecalcium carbide residue.Studying how to validly disposal calcium carbide residue is a very necessary mainposition of the calcium carbide residue is calcium hydroxide, which can be as the raw materialof calcium, And along with the development of the society, more nanosized calcium carbonate isneeded, so this text carried on a research on making use of the calcium carbide residue to producenanosized calcium carbonate.Take the calcium carbide residue and