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电石渣制备高纯高白碳酸钙的研究

作　者: 张宏
导　师: 周继承
学　校: 湘潭大学
专　业: 化学工程
关键词: 电石渣浸取碳化碳酸钙纳米纯度白度
分类号: TQ127.13
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

电石渣是电石水化制取乙炔气体时产生的一种工业废渣,若不采取治理措施,不仅占用土地,而且对环境造成严重污染。目前电石渣综合治理总体来说处理量较小、产品附加值不高。碳酸钙作为一种廉价优质的填料和白色颜料,广泛用于塑料、橡胶、造纸、涂料、日化等行业,尤其是纳米碳酸钙,能使制品的物理性能得到极大改善。因此利用电石渣生产市场需求量大的轻质碳酸钙,无疑是电石渣综合治理很好的途径。本研究以电石渣为原料,通过浸取将电石渣中的杂质彻底去除,然后采用气-液间歇碳化法和液-液连续反应法,分别制备高纯度、高白度轻质碳酸钙和纳米碳酸钙。反应后的滤液返回用于电石渣的浸取,从而使浸取剂得到循环利用。通过实验,研究了浸取、沉淀反应等工序的过程特性,研究了反应物浓度、反应温度、搅拌、添加剂等工艺参数对反应速率、产品性能的影响,并确定了各工序最佳工艺条件。研究表明,电石渣经浸取后不溶性杂质与金属离子杂质都被除去,氢氧化钙转化率为88%左右。气-液间歇碳化法制备的碳酸钙产品符合HG/T2226-2000中优等品的指标要求,其纯度为99.2%,白度为94度,产品粒子的晶型为棒状。液-液连续反应法可制备纳米级碳酸钙,产品符合HG/T2776-1996中一等品的要求,其晶型为立方体,纯度和白度分别为98.9%、93度。文中阐述了电石渣制备碳酸钙的反应机理及结晶机理,分析了电石渣法与传统石灰石法之间、电石渣气-液法与液-液法之间的区别,并分析了本工艺的特点及创新点。总而言之,本研究为电石渣的综合治理提供了有效的新方法和新技术,同时可得到附加值高、应用广泛的产品,环保效益与经济效益显著。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-21
  1.1 电石渣的性质及其对环境的污染  11
  1.2 电石渣综合利用的途径及研究现状  11-13
    1.2.1 利用电石渣生产建筑材料  11-12
    1.2.2 利用电石渣生产化工产品  12-13
    1.2.3 利用电石渣治理大气及废水污染  13
  1.3 碳酸钙产品的分类及主要技术指标  13-17
    1.3.1 碳酸钙产品的分类  14-15
    1.3.2 碳酸钙产品的主要技术指标  15-17
  1.4 轻质碳酸钙的生产技术及应用  17-19
    1.4.1 轻质碳酸钙的生产方法  17-18
    1.4.2 轻质碳酸钙的应用  18-19
  1.5 研究课题的意义和研究内容  19-21
    1.5.1 研究课题的意义  19-20
    1.5.2 主要研究内容  20-21
第二章电石渣的浸取  21-26
  2.1 前言  21
  2.2 实验部分  21-22
    2.2.1 实验试剂  21
    2.2.2 实验仪器  21
    2.2.3 实验目的  21
    2.2.4 检测方法  21-22
    2.2.5 实验方法  22
  2.3 结果与讨论  22-25
    2.3.1 化学反应机理及除杂效果  22-23
    2.3.2 反应温度对浸取速率及转化率的影响  23-24
    2.3.3 反应物浓度对转化率的影响  24-25
    2.3.4 搅拌对浸取速率及转化率的影响  25
  2.4 结论  25-26
第三章气-液间歇碳化法制备轻质碳酸钙  26-34
  3.1 实验部分  26-27
    3.1.1 实验试剂  26
    3.1.2 实验仪器  26
    3.1.3 实验目的  26
    3.1.4 检测方法  26
    3.1.5 实验方法  26-27
  3.2 结果与讨论  27-33
    3.2.1 产品测试结果及分析  27-28
    3.2.2 工艺条件对反应速率的影响  28-31
    3.2.3 工艺条件对产品粒径的影响  31-33
  3.3 结论  33-34
第四章碳化反应及结晶机理研究  34-39
  4.1 化学反应机理及过程特性分析  34-35
  4.2 二氧化碳的化学吸收  35-36
    4.2.1 吸收机理  35-36
    4.2.2 传质模型分析  36
  4.3 碳酸钙结晶机理  36-37
  4.4 系统宏观反应动力学研究  37-39
第五章液-液连续反应法制备纳米碳酸钙  39-46
  5.1 前言  39
  5.2 实验部分  39-40
    5.2.1 实验试剂  39
    5.2.2 实验仪器  39
    5.2.3 实验目的  39-40
    5.2.4 检测方法  40
    5.2.5 实验方法  40
  5.3 结果与讨论  40-45
    5.3.1 产品测试结果及分析  40-42
    5.3.2 纳米碳酸钙合成机理  42-43
    5.3.3 工艺条件对产品粒径的影响  43-45
  5.4 结论  45-46
第六章电石渣制备碳酸钙工艺特性分析  46-49
  6.1 电石渣制备碳酸钙工艺简介  46-47
    6.1.1 电石渣制备碳酸钙工艺流程  46
    6.1.2 气-液碳化法和液-液反应法的比较  46-47
    6.1.3 主要反应器的选型  47
  6.2 电石渣制备碳酸钙工艺的创新性  47-49
结论与展望  49-51
参考文献  51-53
致谢  53-54
附录（攻读学位期间发表论文目录）  54

电石渣制备高纯高白碳酸钙的研究

内容摘要

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