1、 前言
納米碳酸鈣是上世紀80 年代發(fā)展起來(lái)的一種新型功能材料，其粒徑介于1~100nm，由于其粒子晶體結構和表面電子結構發(fā)生很大的變化，產(chǎn)生普通碳酸鈣所不具備的體積效應、表面效應、量子尺寸效應和宏觀(guān)量子隧道效應。與普通產(chǎn)品相比， 納米碳酸鈣在補強勝、透明性、分散性、觸變性等方面都顯示出明顯的優(yōu)勢，與其他材料微觀(guān)之間的結合，情況也會(huì )發(fā)生變化，從而引起宏觀(guān)性能的變化， 是目前能夠達到工業(yè)化生產(chǎn)和廣泛應用的納米填充材料之一，廣泛應用于橡膠、塑料、造紙、油墨、膠粘劑、涂料等工業(yè)領(lǐng)域, 市場(chǎng)前景十分廣闊。
2、項目建設的必要性
本項目以電石渣和煙道氣為主要原料生產(chǎn)納米級碳酸鈣， 屬于利廢治廢綜合利用項目。電石渣為盛華公司電石法PVC 樹(shù)脂產(chǎn)生的廢渣，本項目的生產(chǎn)每年可消化電石渣4 萬(wàn)余噸， 部分解決了公司電石渣堆放問(wèn)題。煙道氣為電廠(chǎng)煙道排出的廢氣，每年減少二氧化碳徘放量5 余萬(wàn)噸，為改善，周邊的大氣環(huán)境，實(shí)現節能減排起到很大作用。
該項目主要原料均為廢物， 而產(chǎn)品則高度精細化， 故該項目非常符合當前國家大力倡導的節能減排、變廢為寶、可持續發(fā)展的循環(huán)經(jīng)濟理念，極具推廣和示范意義， 為電石廢渣提供了一條全新的高附加值利用途徑，既解決了電石法PVC 生產(chǎn)企業(yè)的電石渣環(huán)保瓶頸問(wèn)題，同時(shí)又生產(chǎn)出性能優(yōu)異、高附加值的納米級碳酸鈣，該項目具有巨大社會(huì )效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。
3、生產(chǎn)工藝
3.1 生產(chǎn)原理
采用電石法生產(chǎn)PVC 樹(shù)脂產(chǎn)生大量的電石廢渣以及自備火力發(fā)電廠(chǎng)產(chǎn)生的煙道氣二氧化碳( 濃度為10一13 % ), 通過(guò)一定的凈化處理, 加壓到0.4-0.5MPa, 生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣或納米碳酸鈣。以減少電石渣和二氧化碳的排放。
3 2 納米碳酸鈣生產(chǎn)工藝路線(xiàn):
根據電石渣的特點(diǎn)，采用合適的凈化工藝，控制氫氧化鈣溶液的濃度，加入粒度和晶型控制劑，來(lái)自發(fā)電廠(chǎng)的煙道氣凈化后， 經(jīng)壓縮，與氫氧化鈣進(jìn)行碳化反應，控制合適條件下進(jìn)行反應, 可以制得不同粒度的納米碳酸鈣產(chǎn)品。
本工藝采用非冷凍法生產(chǎn)工藝， 具有節能、碳化設備可與專(zhuān)用鈣、活性鈣碳化塔相同，采用新型碳化塔碳化過(guò)程，石灰乳均不用降溫，可省去冷凍系統。
具體過(guò)程：電石渣通過(guò)干燥、鍛燒、消化、過(guò)濾、調整濃度后，加入一定量助劑( 晶型控制劑等)，調勻后打入碳化塔，同塔底進(jìn)入經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)凈化、壓縮的煙道氣中二氧化碳進(jìn)行反應，在助劑調節、控制下生成針形等納米級碳酸鈣，經(jīng)活化處理，壓濾脫水，干燥烘干，粉碎分級、包裝制取納米級碳酸鈣。
4、技術(shù)關(guān)鍵及創(chuàng )新點(diǎn)
技術(shù)關(guān)鍵:
本工藝采用非冷凍法生產(chǎn)工藝，石灰乳均不用降溫， 可省去冷凍系統。利用電廠(chǎng)排出的煙道氣壓縮提洪二氧化碳，能節能減排，保護環(huán)境。
創(chuàng )新點(diǎn):
(1) 在試驗裝置上制備出穩定的方解石型針狀( 晶須) 納米碳酸鈣，產(chǎn)品的粒度分布窄，比表面積大。
(2) 實(shí)現在較高石灰乳濃度(10%-12 %)、高碳化反應溫度( 35~75℃) 下制備納米碳酸鈣，不需冷凍裝置， 與現有納米碳酸鈣生產(chǎn)方法相比， 能耗大幅度降低;
(3) 利用煙過(guò)氣中的二氧化碳成分作為原料進(jìn)行加壓碳化，既節約了外購二氧化碳的費用， 又大幅度減少了二氧化碳氣體的排放，實(shí)現了節能減排的目的。
(4) 煙道氣迫過(guò)加壓技術(shù)增加二氧化碳的濃度，采用特殊碳化塔和非冷凍技術(shù)進(jìn)行碳化達到節約能源的目的， 添加特殊的表面處理劑使納米碳酸鈣晶型均勻。
5、產(chǎn)品質(zhì)量指標及經(jīng)濟指標
6、收益
7、安全及環(huán)境保護
該工藝過(guò)程無(wú)易燃易爆危險化學(xué)品，反應過(guò)程在常溫常壓下進(jìn)行， 生產(chǎn)過(guò)程安全可靠。生產(chǎn)過(guò)程中廢水循環(huán)利用， 廢煙道氣通過(guò)收塵、脫硫后進(jìn)入碳化池回收利用。有少量碳酸鈣、硫酸鈣等廢渣產(chǎn)生, 去建材廠(chǎng)做新型墻體材料。
8、結論
當前一些利用電石渣開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品， 價(jià)格比較低廉。電石渣經(jīng)過(guò)一定得處理以后，可以用它來(lái)生產(chǎn)附加值比較高的輕質(zhì)或納米碳酸鈣。而碳酸鈣或是工業(yè)上應用非常廣泛的一種填充劑和功能材料，若能將此大量的電石渣轉化為在無(wú)機鹽用量中居第四位的碳酸鈣產(chǎn)品不僅給企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟效益， 同時(shí)發(fā)電廠(chǎng)煙道氣中的二氧化碳，減少溫室氣體的排放， 達到“以廢治廢”，變“三廢” 為資源， 而且減輕“三廢”治理的固定資產(chǎn)投入、降低“三廢” 治理費用， 因此本項目的實(shí)施做到社會(huì )環(huán)境效益和經(jīng)濟效益的高度統一。
作者：王會(huì )昌李東霞( 河北盛華化工有限公司, 河北張家口, 075000 )
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