[发明专利]一种利用电炉渣制备粒度分布集中的球形球霰石碳酸钙的方法

说明书

本发明公开了一种利用电炉渣制备粒度分布集中的球形球霰石碳酸钙的方法，包括将电炉渣和氯化铵溶液混合反应得到含钙离子的浸出液的步骤，以及将二氧化碳气体通入到浸出液反应生成碳酸钙颗粒的步骤，其特征在于，浸出液中加入氨水，同时处于微波辐射状态下通入二氧化碳进行反应。本发明所制备的碳酸钙具有粒度分布范围集中，形状为球形，碳酸钙的晶型为球霰石的特点，所制备的碳酸钙性能稳定，附加值高。

技术领域

本发明属于电炉渣回收利用技术领域。尤其涉及一种利用电炉渣制备粒度分布集中的球形球霰石碳酸钙的方法。

背景技术

随着我国钢铁产量占世界比例的持续增加，我国利用废钢的电炉钢产量逐步增加，其副产电炉钢渣也必将逐步增长。但是我国目前尚未开发出理想的电炉钢渣处理技术，其利用率仅约10％，大大低于转炉钢渣的利用率，大部分电炉钢渣实际是粗放外排，大量废渣堆存处理，不仅占用土地，而且对水体或土壤均存在潜在危害。同时，冶炼过程中排放的温室气体二氧化碳，对整个地球和人类的发展都是直接威胁。

1990年，利用硅酸盐来固封二氧化碳的矿物碳酸化概念被Seifritz首次被提出，该方法源于每年有一亿吨碳在全球碳循环过程中被硅酸盐风化固定的现象。随着研究的发展，冶金废渣被用于固定二氧化碳，其优点在于渣中钙含量高，渣的碱度大，能就地处理二氧化碳进行矿物碳酸化，近年来，利用铵盐从废渣中浸出钙离子，然后与二氧化碳反应生成高纯度的碳酸钙沉淀(PCC)成为研究热点。同时氯化铵溶液作为浸出剂进行碳酸化的研究也得到了广泛的关注，这是由于氯化铵溶液浸出具有高选择性、高效率和溶液除杂等特点，其主要化学反应如下，可见氯化铵可以循环使用。

2CaO·SiO₂(s)+4NH₄Cl(aq)→2CaCl₂(aq)+2H₂O+SiO₂(s)↓+4NH₃(aq) (1)

4NH₃(aq)+2CO₂(aq)+2CaCl₂(aq)+4H₂O(l)→2CaCO₃(s)↓+4

NH₄Cl(aq) (2)

该工艺能够处理冶金废渣并就地固定二氧化碳制备高纯度的碳酸钙，因此对环境保护和资源综合利用都具有重要意义。但制备的碳酸钙粒度分布范围较宽，形状各异，碳酸钙的晶型也不尽相同，这使所制备的碳酸钙性能不稳定，应用价值较低。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种利用电炉渣制备粒度分布集中的球形球霰石碳酸钙的方法，使其制备得到的碳酸钙产物具备粒度分布范围集中，碳酸钙产物的晶型为球霰石且成球形效果好的特点，使得所制备的碳酸钙产物性能稳定，应用价值更高，附加值更高。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种利用电炉渣制备粒度分布集中的球形球霰石碳酸钙的方法，包括将电炉渣和氯化铵溶液混合反应得到含钙离子的浸出液的步骤，以及将二氧化碳气体通入到浸出液反应生成碳酸钙颗粒的步骤，其特征在于，浸出液中加入氨水，同时处于微波辐射状态下通入二氧化碳进行反应。

在自然界中存在三种基本的无水碳酸钙晶型：方解石(calcite)，霰石(aragonite)和球霰石(vaterite)。其中方解石(calcite)在热力学上最稳定，随后依次是霰石(aragonite)和球霰石(vaterite)。在沉淀过程中，溶液中球霰石容易转变为最为稳定的方解石。但是球霰石由于有高的比表面积、高溶解度、高分散性和小比重等特性，从而相对于另外两种晶体应用更为广泛。