如何實(shí)現(xiàn)納米碳酸鈣生產(chǎn)零污染、零排放？
目前，納米級(jí)碳酸鈣在中國(guó)已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，不同碳化方法應(yīng)運(yùn)而生，規(guī)模產(chǎn)量不斷增加，應(yīng)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(kuò)展。
據(jù)美國(guó)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(yù)測(cè)報(bào)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(zhǎng)最快的應(yīng)用領(lǐng)域。
納米碳酸鈣市場(chǎng)前景廣闊，但制備工藝較為復(fù)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(yán)格要求下，如何減少或?qū)崿F(xiàn)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
(1)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(yīng)CO20.44噸。CO2的轉(zhuǎn)化率僅為30%，即碳化過(guò)程排放的CO2的數(shù)量為1.02噸。
如果采用連續(xù)碳化工藝，生產(chǎn)1噸碳酸鈣實(shí)際需反應(yīng)CO20.54噸，CO2的轉(zhuǎn)化率可達(dá)81%，碳化過(guò)程中放出的CO2的質(zhì)量?jī)H為0.10噸。
(2)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?dāng)?shù)量為6.8～15.2噸。
(3)納米碳酸鈣生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的廢渣
每生產(chǎn)1噸納米碳酸鈣所產(chǎn)生的廢渣量為0.257噸。
2、如何實(shí)現(xiàn)納米碳酸鈣生產(chǎn)零污染、零排放?
(1)采用三級(jí)連續(xù)鼓泡碳化新工藝
三級(jí)連續(xù)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(xù)并流或者錯(cuò)流、塔內(nèi)氣液逆流操作。三塔碳化的使用容積從預(yù)塔、中塔、后塔依次擴(kuò)大，只有使預(yù)塔的使用容積最小才能減少物料在塔內(nèi)的反應(yīng)時(shí)間避免碳酸鈣微晶長(zhǎng)大，中塔物料反應(yīng)時(shí)間大于預(yù)塔，后塔相對(duì)容積最大是晶長(zhǎng)大和晶體形狀完整的地方，其中預(yù)塔和中塔采取增壓操作。
這樣操作簡(jiǎn)單，容易控制，設(shè)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(wěn)定性能好。
預(yù)塔是一個(gè)高效成核預(yù)反應(yīng)器。在預(yù)塔中，二氧化碳?xì)夂蜌溲趸}漿液的濃度都處于最大并且提高了，預(yù)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。
中塔是形成晶核和晶體長(zhǎng)大的主要場(chǎng)所，中塔物料反應(yīng)時(shí)間明顯大于預(yù)塔，要求其使用容積大于預(yù)塔，氣液比相當(dāng)，氣流速度較大，所以中塔頂部需要設(shè)置除沫器。
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(yīng)速度相當(dāng)慢。后塔是晶體長(zhǎng)大和晶形完整之所，后塔相對(duì)來(lái)說(shuō)是超大容積，要求Ca(OH)2的碳化度達(dá)到100%。
(2)與輕質(zhì)碳酸鈣聯(lián)合生產(chǎn)以循環(huán)回收和凈化白水
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?dāng)?shù)量為6.8～15.2噸。含有約為2%碳酸鈣微晶的白水，會(huì)使碳酸鈣粒子粒徑變大，粒度分布變寬，所以不能被循環(huán)利用，但不處理好又會(huì)造成環(huán)境污染。
如果與輕質(zhì)碳酸鈣聯(lián)合生產(chǎn)，則含有約為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，這樣就真正實(shí)現(xiàn)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。
( 3)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?jī)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(xiàn)了廢渣和少量?jī)艋瘡U水的零排放，同時(shí)也創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。
(4)采用連續(xù)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(jí)連續(xù)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，并利用碳化尾氣對(duì)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(yīng)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。
來(lái)源：中國(guó)選礦技術(shù)網(wǎng)
