目前，納米級碳酸鈣在中國已實(shí)現工業(yè)化，不同碳化方法應運而生，規模產(chǎn)量不斷增加，應用領(lǐng)域也由橡膠、油墨等向塑料、涂料、膠黏劑、造紙等行業(yè)迅速擴展。
據美國市場(chǎng)研究公司Grand View Research發(fā)布《納米碳酸鈣市場(chǎng)分析及2016-2024年前景預測報告》顯示：2015年全球納米碳酸鈣需求量約為1900萬(wàn)噸，其中塑料領(lǐng)域納米碳酸鈣用量占市場(chǎng)總量的20%以上。到2024年，全球納米碳酸鈣需求量將超過(guò)4000萬(wàn)噸，其中塑料將成為增長(cháng)最快的應用領(lǐng)域。
納米碳酸鈣市場(chǎng)前景廣闊，但制備工藝較為復雜，其生產(chǎn)過(guò)程不可避免的會(huì )產(chǎn)生粉塵和“三廢”污染，在如今的環(huán)保嚴格要求下，如何減少或實(shí)現零排放是納米碳酸鈣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題之一！
1、納米碳酸鈣企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的氣、液、固污染物量
?。?）納米碳酸鈣生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的廢氣
間歇碳化法生產(chǎn)1噸碳酸鈣實(shí)際需消耗純CO21.46噸，理論上生產(chǎn)每噸碳酸鈣需反應CO20.44噸。CO2的轉化率僅為30%，即碳化過(guò)程排放的CO2的數量為1.02噸。如果采用連續碳化工藝，生產(chǎn)1噸碳酸鈣實(shí)際需反應CO20.54噸，CO2的轉化率可達81%，碳化過(guò)程中放出的CO2的質(zhì)量?jì)H為0.10噸。
?。?）納米碳酸鈣生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的廢水
納米碳酸鈣生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的白水總量非常驚人，每生產(chǎn)1噸納米碳酸鈣所產(chǎn)生的白水數量為6.8～15.2噸。
?。?）納米碳酸鈣生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的廢渣
每生產(chǎn)1t納米碳酸鈣所產(chǎn)生的廢渣量為0.257噸。
2、如何實(shí)現納米碳酸鈣生產(chǎn)零污染、零排放？
上圖為一種納米碳酸鈣的綠色生產(chǎn)新工藝，該工藝采用連續鼓泡碳化新工藝生產(chǎn)來(lái)提高二氧化碳利用率；與輕質(zhì)碳酸鈣聯(lián)合生產(chǎn)以循環(huán)回收和凈化白水；與制磚聯(lián)合生產(chǎn)以回收利用廢渣；利用磚胚陳化過(guò)程以循環(huán)回收碳化尾氣，可實(shí)現納米碳酸鈣生產(chǎn)零污染、零排放。
?。?）采用三級連續鼓泡碳化新工藝
三級連續加壓鼓泡碳化新工藝是，使用三個(gè)碳化塔的串聯(lián)塔間氣液連續并流或者錯流、塔內氣液逆流操作。三塔碳化的使用容積從預塔、中塔、后塔依次擴大，只有使預塔的使用容積最小才能減少物料在塔內的反應時(shí)間避免碳酸鈣微晶長(cháng)大，中塔物料反應時(shí)間大于預塔，后塔相對容積最大是晶長(cháng)大和晶體形狀完整的地方，其中預塔和中塔采取增壓操作。
這樣操作簡(jiǎn)單，容易控制，設備使用率高，更有益于優(yōu)化生產(chǎn)工藝環(huán)境，不同批次的產(chǎn)品穩定性能好，在預塔中，二氧化碳氣和氫氧化鈣漿液的濃度都處于最大并且提高了，預塔中碳酸根離子和鈣離子的濃度，很有效地加快了CaCO3的成核速度。
預塔是一個(gè)高效成核預反應器。
中塔是形成晶核和晶體長(cháng)大的主要場(chǎng)所，中塔物料反應時(shí)間明顯大于預塔，要求其使用容積大于預塔，氣液比相當，氣流速度較大，所以中塔頂部需要設置除沫器。
在后塔中，Ca（OH）2漿液濃度和CO2濃度都比較低，氫氧化鈣粒子的活性差，漿液中CO32-和Ca2+的過(guò)飽和度低，此時(shí)反應速度相當慢。后塔是晶體長(cháng)大和晶形完整之所，后塔相對來(lái)說(shuō)是超大容積，要求Ca（OH）2的碳化度達到100%。
?。?）白水的回收利用
單純生產(chǎn)納米碳酸鈣的企業(yè)，每生產(chǎn)1噸納米碳酸鈣所產(chǎn)生的白水數量為6.8～15.2噸。含有約為2%碳酸鈣微晶的白水，碳酸鈣含量的多少直接影響后續產(chǎn)品中碳酸鈣粒子大小和碳酸鈣粒子形狀。會(huì )使碳酸鈣粒子粒徑變大，碳酸鈣粒子的粒度分布變寬，所以含有約為2%碳酸鈣微晶的白水不能被循環(huán)利用，同時(shí)不處理好又會(huì )造成環(huán)境污染。
但是，含有約為2%碳酸鈣微晶的白水可以用作生產(chǎn)輕質(zhì)CaCO3過(guò)程中的工藝用水，這樣就把含有約為2%碳酸鈣微晶的白水變成了有用的工業(yè)用水，這樣就真正實(shí)現了納米碳酸鈣生產(chǎn)企業(yè)的白水的零排放，而且也降低了單純生產(chǎn)碳酸鈣的企業(yè)的生產(chǎn)成本。
?。?）單純生產(chǎn)納米碳酸鈣的企業(yè)與制磚聯(lián)合生產(chǎn)用以處理廢渣
每生產(chǎn)1噸納米碳酸鈣所產(chǎn)生的廢渣量約為0.257噸，每生產(chǎn)1萬(wàn)噸納米碳酸鈣所產(chǎn)生的廢渣量約為2750噸。將廢渣破碎，添加30%的粘土做粘合劑，利用窯氣凈化過(guò)程中產(chǎn)生的少量?jì)艋瘡U水，可用來(lái)副產(chǎn)新型建筑材料（空心磚胚）。這樣實(shí)現了廢渣和少量?jì)艋瘡U水的零排放，同時(shí)也創(chuàng )造了經(jīng)濟效益。
?。?）采用連續鼓泡碳化新工藝生產(chǎn)來(lái)提高二氧化碳利用率
碳化工序采用三級連續加壓鼓泡碳化新工藝，可以將二氧化碳利用率提高到80%左右?；厥諒U渣生產(chǎn)磚胚同時(shí)對磚胚進(jìn)行陳化處理，陳化過(guò)程實(shí)質(zhì)上就是氫氧化鈣與二氧化碳緩慢反應生成碳酸鈣的碳化過(guò)程。從而進(jìn)一步提高二氧化碳的利用率。
部分來(lái)源：探討納米碳酸鈣的零排放生產(chǎn)新工藝，作者：陽(yáng)鐵建
編輯整理：中國粉體技術(shù)網(wǎng)（未經(jīng)授權，禁止轉載）
更多精彩！歡迎掃描下方二維碼關(guān)注中國粉體技術(shù)網(wǎng)官方微信（粉體技術(shù)網(wǎng)）
|
