中國粉體網(wǎng)訊
1、在碳捕獲、利用與封存過程中為何能生產(chǎn)碳酸鈣？
近日，中國石化與殼牌、中國寶武、巴斯夫在上海（進(jìn)口博覽會期間）簽署合作諒解備忘錄。四方將開展合作研究，在華東地區(qū)共同啟動我國首個開放式千萬噸級CCUS（碳捕獲、利用與封存）項目，為華東地區(qū)現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)脫碳，打造低碳產(chǎn)品供應(yīng)鏈。
四方簽署合作諒解備忘錄 圖源：中青網(wǎng)
據(jù)粉體網(wǎng)編輯了解，目前該CCUS技術(shù)的示范裝置已進(jìn)入系統(tǒng)聯(lián)動調(diào)試階段，并產(chǎn)出成品碳酸鈣漿液。
2、電石渣被“點(diǎn)”化成金
該項目采用高效礦化捕集利用與封存和長期穩(wěn)定固碳技術(shù)，利用氯化銨溶液將工業(yè)廢物電石渣中的鈣溶解，再吸收煙氣中的二氧化碳，通過沉淀、過濾、提純、壓濾、烘干等步驟，得到具有經(jīng)濟(jì)價值的綠色碳酸鈣和電廠脫硫碳酸鈣漿液，直接實(shí)現(xiàn)火電廠二氧化碳捕集、長期穩(wěn)定封存和工業(yè)化利用。
建成后，該項目可每年處理二氧化碳1000噸，每小時可處理煙氣量818標(biāo)方，年消耗3000噸電石渣，年產(chǎn)成品碳酸鈣2300噸，具有脫碳效率高、二氧化碳無需提濃、原料易得、長期穩(wěn)定固碳、易于工業(yè)放大且經(jīng)濟(jì)性良好等優(yōu)勢。
主要裝置區(qū)設(shè)備 圖源：國家能源集團(tuán)
3電石渣是什么？有哪些價值？
電石渣是電石（CaC2）水解制乙炔過程產(chǎn)生的一種工業(yè)固體廢物，主要成分為Ca（OH）2，含量約為90%，此外，電石渣中還包含少量的SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO和碳渣等雜質(zhì)。電石渣再利用的意義在于，節(jié)約資源和環(huán)境保護(hù)。
電石渣 圖源：磊鑫垚
資源利用方面，電石渣可作為原料生產(chǎn)水泥、建筑砌塊等建筑材料或作為修筑公路的材料；電石渣對SO2有良好的吸收作用，可制成脫硫劑；將電石渣經(jīng)過干燥煅燒等處理轉(zhuǎn)化為CaO，可為電石生產(chǎn)提供原料，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用；可利用電石渣生產(chǎn)CaCl2、晶須硫酸鈣、純堿等化工產(chǎn)品；利用電石渣制備碳酸鈣，既可有效處理電石渣廢物，還能生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品，是一種高效的電石渣資源化途徑。
環(huán)境保護(hù)方面，電石渣具有強(qiáng)堿性，運(yùn)輸成本高，如果就地堆放，可能會污染堆放場地附近的水資源；干燥后會產(chǎn)生粉塵，污染大氣，是我國清潔生產(chǎn)和資源可持續(xù)利用的難點(diǎn)和重點(diǎn)。
4、電石渣制備碳酸鈣
（1）電石渣中提取鈣
從電石渣中獲得鈣資源的方法有兩種：一是直接煅燒再加水消化得到一定濃度的氫氧化鈣溶液，二是不經(jīng)煅燒以浸取劑浸取得到可溶性鈣離子溶液。浸取劑常用鹽酸或氯化銨溶液，也有研究選擇甘氨酸和脂肪酸作為浸取劑。
兩類方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，高溫煅燒法工藝簡單，但耗能高，不能有效去除Mg、Si、Al、Fe等的氧化物雜質(zhì)，影響碳酸鈣產(chǎn)品的白度；消化得到的懸浮液活度對產(chǎn)品的結(jié)晶穩(wěn)定性和純度也有影響。
溶液浸取法可通過控制溶液pH去除雜質(zhì)，得到高純產(chǎn)品，具有廣泛的應(yīng)用前景。其中鹽酸處理法制得的產(chǎn)品純度和白度均可達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，但浸取劑不能循環(huán)使用；氯化銨溶液提取鈣離子可實(shí)現(xiàn)氯化銨的循環(huán)利用；甘氨酸提鈣法采用甘氨酸水溶液將電石渣中的氫氧化鈣提取成為可溶性的甘氨酸鈣鹽；采用脂肪酸作為提取劑，生成的碳酸鈣表面包覆一層脂肪酸，羧基能與碳酸鈣表面的Ca2+發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成（Ca2+）—（–OOC）化學(xué)鍵，吸附在碳酸鈣表面，使得碳酸鈣之間不會發(fā)生粘接和團(tuán)聚，分散效果好。
電石渣制備碳酸鈣示意圖
（2）碳化方法
碳化方法常用的有CO2碳化和碳酸鹽碳化。CO2碳化是工業(yè)上常用的碳化方法，而碳酸鹽碳化其本質(zhì)為復(fù)分解反應(yīng)，所用碳酸鹽包括碳酸銨或碳酸氫銨、碳酸鈉等。
鹽酸浸取液與碳酸鈉通過復(fù)分解反應(yīng)碳化的反應(yīng)式
氯化銨浸取液和不同碳化劑的復(fù)分解碳化反應(yīng)式
由以上反應(yīng)式可見，CO2碳化和碳酸氫銨碳化除得到CaCO3外，副產(chǎn)物為NH4Cl，可以回收作為浸取劑以實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。
5、研究進(jìn)展
目前，以電石渣為原料可以制備出豐富的輕鈣和納米鈣產(chǎn)品，電石渣利用率高，且碳酸鈣晶型和形貌可控，可原位改性，白度高，純度可達(dá)99%以上，粒徑在30~100nm之間。
舒君杰和田飛宇等均研究了以電石渣為原料，經(jīng)氯化銨浸取、CO2氣液間歇碳化制備輕質(zhì)碳酸鈣的工藝，前者所得產(chǎn)品純度為99.2%、白度為94度，后者所得產(chǎn)品純度大于98%、白度為96度，均符合HG/T2226—2000優(yōu)等品指標(biāo)要求。
曾蓉等在以電石渣經(jīng)氯化銨浸取、（NH4）2CO3碳化制備碳酸鈣時，選用合適的改性劑，在碳化工藝過程中將碳酸鈣合成和改性一體化進(jìn)行，制得了平均粒徑55nm、長徑比15.35的針狀納米活性碳酸鈣，吸油值為43.75g/100g，活化度為98.86%。
朱敏等采用氯化銨對電石渣進(jìn)行預(yù)處理，后經(jīng)碳化制備納米碳酸鈣，結(jié)果表明，在氯化銨溶液濃度為8%時，電石渣的利用率達(dá)92%以上，經(jīng)過濾后得到球型納米碳酸鈣（平均粒徑為38nm），該工藝制得產(chǎn)品純度和白度分別達(dá)99.65%和98.60%，解決了雜質(zhì)對納米碳酸鈣造成純度低和白度差的問題，為后續(xù)工業(yè)化應(yīng)用提供了一條良好的工藝路線。
結(jié)語
隨著氯堿工業(yè)規(guī)模化發(fā)展，電石渣和二氧化碳的排放量持續(xù)增加，二者的高效利用既是“碳達(dá)峰”的重要任務(wù)，也是氯堿行業(yè)發(fā)展的主要瓶頸。針對電石渣的組成和理化特性，其在建材、化工產(chǎn)品及環(huán)保治理方面的協(xié)同綜合處置仍是解決資源利用和環(huán)境保護(hù)問題的關(guān)鍵。
參考文獻(xiàn)：
朱春昀，等：.以電石渣為原料制備碳酸鈣的研究進(jìn)展，遼寧石油化工大學(xué)
郭琳琳，等：電石渣制備高附加值碳酸鈣的研究進(jìn)展，滄州師范學(xué)院
趙立文，等：電石渣特性及綜合利用研究進(jìn)展，昆明理工大學(xué)
國家能源集團(tuán)，國內(nèi)首套化學(xué)鏈礦化CCUS示范項目啟動調(diào)試
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/昧光）
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