碱泥渣制取轻质碳酸钙的试验研究

2014-12-03张庆莉朱星科陈勇虎

纯碱工业 2014年4期

张庆莉，朱星科，陈勇虎

（甘肃金昌化学工业集团有限公司，甘肃金昌 737000）

我公司5万t烧碱项目是采用苛化法工艺，年消耗6.25万t熟石灰，理论上会副产11.16万t干基碳酸钙，实际副产物含9.4万t干基碳酸钙和1.2万t干基氢氧化钙，此含水混合物俗称为苛化法烧碱的“碱泥”。这些“碱泥”目前除了低价销售一部分之外，大部分就近占地堆放，急需进行再加工使“碱泥”变成产品，既解决堆放压力，又能提高“碱泥”的附加值。

1 苛化碱泥成分

我公司苛化法烧碱的原料为废碱液及次品纯碱，由于废碱液、次品纯碱和石灰中含有杂质，故碱泥中碳酸钙含量低、水分高、杂质较多，其成分见表1。

表1 工业沉淀碳酸钙标准与碱泥成分

由表1可知，苛化碱泥中的主要成分是碳酸钙，还有一部分未反应的氢氧化钙。我们对公司苛化碱泥制轻质碳酸钙的工艺进行试验研究，找到碱泥渣生产合格轻质碳酸钙产品的工艺路线，为公司“碱泥”的合理利用及工业化应用提供参考。

2 试验部分

2.1 反应原理

苛化碱泥是碳酸钙和氢氧化钙的混合物。要让氢氧化钙转化为碳酸钙，就要采用传统成熟的鼓泡碳化法将“碱泥”中的氢氧化钙碳化为碳酸钙，其化学反应方程式为：

Ca（OH）2＋CO2＝CaCO3＋H2O

碱泥中Ca（OH）2通过碳化反应生成CaCO3，反应进行的很完全。通过碳化反应可提高轻钙产品中CaCO3的主含量，实现碱泥渣的回收利用。

2.2 试验方案的确定

在试验中，对不同厂家石灰苛化副产的碱泥、不同厂家石灰质量、石灰消化条件、产品的不同增白方法等进行了大量的试验。根据试验情况，确定了影响产品质量的关键因素是生石灰质量、石灰消化条件、碱式碳酸镁、水合钠盐、酸式盐等。

2.3 试验方法及流程［1］

取3L烧杯，加入300g碱泥渣，再加入1200 mL水稀释并搅拌均匀，通入CO2气体进行碳化反应。监测碳化液pH值，pH值达到7时，说明碳化到终点，继续过碳化10min，即关闭供气阀停止反应。反应结束后的碳化成品浆料用325目分析筛过筛，去除筛上杂质。对筛余物抽滤、洗涤、干燥、粉碎，得成品轻质碳酸钙。试验流程［2］如图1所示。

图1 苛化碱泥制轻质碳酸钙流程

3 试验结果与讨论

3.1 试验结果

对此工艺做了3次试验，试验结果表2所示：

表2 三次试验结果

与国家工业沉淀碳酸钙标准 HG／T2226－2000进行对比后发现，产品中CaCO3含量、盐酸不溶物及白度达不到合格品的质量要求。因此，对我公司烧碱工艺所用不同产地的五种不同石灰样进行了对比试验，试验结果如表3所示：

表3 不同产地的石灰样对比试验结果

3.2 试验结果的讨论

通过试验，检验了生石灰质量、石灰消化条件、碱式碳酸镁、水合钠盐、酸式盐对轻质碳酸钙质量的影响。各因素影响情况如下：

1）生石灰质量：主含量、活性度和轻过烧比例对最终产品质量影响非常大。采用质量较好的石灰用于苛化法生产烧碱，也有可能生产出合格的轻钙。

2）石灰消化温度和浓度：对轻钙沉降体积影响比较大。消化温度不小于80℃，越高越好。百分浓度在10%～13%之间，能得到沉降体积2.4以上的轻钙。

3）盐酸不溶物：采用清水消化石灰石的盐酸不溶物要比碱水消化石灰低，但质量较好的石灰，因其二氧化硅含量比较低，不管采用哪种消化形式，生成硅酸钙的量都不至于使盐酸不溶物超标。试验所用几种石灰石，采用不同消化方法，盐酸不溶物都在0.3%之内。

4）水合钠盐、酸式盐和少量碱式碳酸镁：碱泥渣生产的轻钙中所含水合钠盐、酸式盐和少量碱式碳酸镁会严重影响碳酸钙主成分含量。通过试验，轻钙洗涤到pH值以下，去除大部分水合钠盐和酸式盐，碳酸钙含量能达到96%。鉴于生产过程的水平衡问题，应适当洗涤轻钙滤饼，洗水回用，pH控制在10～10.05之间，可以保证主含量合格，又不至于大量排水。