(毕业论文 页数:4 字数:3064)1． 背景
造成温室效应的气体有多种，其中CO2贡献最大，效应最强。1981至 1999年，我国 GDP万元产值能耗下降了60%，年均节能率接近5%；能源效率已由1980年的25%上升到目前的34%左右。1981年到1999年，全国累计节约能源9.49×108t标准煤,按照我国1990年消费每吨标准煤CO2排放量0.58t碳（下同）计算，相当于减排CO2约5.5×108t碳。发展新能源和农村能源以及造林也减少了CO2的排放量。但把中国的有关数据与世界能源消费和CO2排放基本情况进行比较，中国的一次能源消费总量和CO2排放总量都占世界总量的10%以上[1]。目前中国仍处于工业化的成长时期，随着城市化高速发展、人口继续增长和人民生活水平不断提高，能源消费与CO2排放总量将继续增长，如何提高能源利用效率、减少CO2排放仍是一个任重道远的问题。
以CO2为原料生产的无机化工产品多数为碳酸盐和碳酸氢盐，如锂、钾、钠、镁、钙、锶、钡、氨的碳酸盐和钾、钠、氨的碳酸氢盐及碱式碳酸铅等，亦有少数其它化工产品如轻质氧化镁、硼砂、白炭黑等[2]。这些传统产品生产工艺成熟、方法简便，但仍有发展、改进余地。
2． 产品描述
2．1 产品背景
碳酸钙是石灰岩石（简称石灰石）的主要成分，其分子式为CaCO3，相对分子质量为100.09。其中氧化钙占56.03%，二氧化碳占43.97%。白色粉末，无味，无臭，无毒，空气中稳定，轻微吸湿，几乎不溶于水、醇，溶于铵盐、二氧化碳以及更强的无机酸中。
⑴ 轻质碳酸钙： 又称沉淀碳酸钙，简称轻钙，是将石灰石等原料段烧生成石灰和二氧化碳，再加水消化石灰生成石灰乳（主要成分氢氧化钙），通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀，经脱水、干燥和粉碎制得。或者由碳酸钠和氯化钙进行复分解反应生成碳酸钙沉淀，经脱水、干燥和粉碎制得。轻质碳酸钙的沉降体积为2.4-2.8mL/g。
⑵ 重质碳酸钙：简称重钙，是用机械方法直接粉碎天然的方解石、石灰石、白垩、贝壳等制得。重质碳酸钙的沉降体积为1.1-1.4mL/g。
⑶ 活性碳酸钙：又称改性碳酸钙、表面处理碳酸钙、胶质碳酸钙或白艳华，简称活钙，是用表面改性剂对轻钙或重钙进行表面改性而制得。由于经表面改性剂改性后的碳酸钙一般都具有补强作用，即所谓的“活性”，故习惯把改性碳酸钙称为活性碳酸钙。
碳酸钙产品大量用于橡胶、纸张、墨料、胶粘剂、涂料、油墨、用品、化妆品中，制药工业、食品工业和饲料工业中也有应用。其中，轻质碳酸钙的用途最为广泛，而活性超细轻质碳酸钙等高端产品的需求益增长。
2．2 产品具体描述
普通超细碳酸钙表面具有许多水羟基，亲水而疏油，生产中易形成聚结体，在高聚物中分散性差、不能与高聚物分子相互吸引，因此不具备补强性，还会导致某些性能降低，影响使用效果。用表面活性剂进行活化处理后，产出的活性超细碳酸钙表面疏水亲油并具有某种特殊性质，克服了普通超细碳酸钙自身的表面缺陷[3]。
超细活性碳酸钙（轻质）为白色细粉，平均粒径在0.02~0.1微米，无臭、无味、无毒，具憎水性，在大气中稳定，对天然胶和多种合成胶具有补强效能[4]。
3． 工艺流程
目前国内的超细活性碳酸钙多采用石灰煅烧－－熟石灰消化－－石灰乳碳化－－固液分离－－干燥－－包装的生产流程，技术已经较为成熟，但由于石灰乳中许多金属杂质难以除，很难制得高纯碳酸钙产品。另一方面，氯化钙产品量很大，其溶液除某些金属离子又较为容易，故以氯化钙为原料，采用碳化法制取高纯碳酸钙应引起关注。
3．1 原料及净化
以氯化钙为原料，采用碳化法制取高纯碳酸钙所使用的主要原料是工业氯化钙和回收CO2气。
（1） 工业氯化钙
可用工业二水氯化钙（白色或略带灰黄色片状固体）等低端原料，甚至可用工业废渣氯化钙。配成水溶液使用。根据来源不同，氯化钙水溶液组份各异，但采取不同的精制方案进行除杂后的精制氯化钙溶液应呈中性或微碱性，在送入碳化塔之前应加入适量液氨或氨水，调整氯化钙溶液的pH值，以保证碳化反应的正常进行。初始氯化钙溶液的pH值为9.0～10.0为宜。
首先应精制除杂制得精制氯化钙溶液。工业氯化钙中所含金属杂质主要是铁和镁。因此，利用Ca(OH)2和Mg(OH)2的溶度积相差较大，采用沉淀转化反应达到除镁的目的。
Ca(OH)2+Mg2+=Mg(OH)2+Ca2+
该反应的平衡常数K：
K=[Ca2+]/[Mg2+]=Ksp,Ca(OH)2/Ksp,Mg(OH)2=3.50×105
根据化学平衡移动原理，当溶液中的[Ca2+]/[Mg2+]<K时,平衡向右移动，使溶液中的Mg2+以Mg(OH)2沉淀的形式除。当溶液中[Mg2+]<10-5mol/L时，要求[Ca2+]<[Mg2+]•K=3.50×105。
由此可见,当向溶液添加CaO，使体系中的 [Ca2+]<3.05mol/L，可以保证溶液中镁沉淀较为完全。
铁在氯化钙溶液中主要以Fe2+形式存在，需加入氧化剂(如H2O2等)，将Fe2+氧化为Fe3+，再以Fe(OH)3的形式除：
H2O2+2Fe(OH)2=2Fe(OH)3
根据上述分析，在配制一定浓度的氯化钙溶液中，在搅拌条件下加入化学纯CaO粉末，室温下反应10～20min后加入Fe2+1.0～1.5倍理论量的化学纯H2O2(30%的水溶液)，继续搅拌、反应10～20min，加热至沸后，冷却、静置、过滤得到精制的氯化钙溶液。
目录
1． 背景
2． 产品描述
3． 工艺流程
4． 结语
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