石灰石干法制备高性能氢氧化钙的工艺及应用研究

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2022-0712

摘要/Abstract

摘要：

干法制备氢氧化钙生产流程简单、生产效率高且具有良好的脱硫效果，但以矿石为原料生产的氢氧化钙在纯度和比表面积等性能方面仍需要提升。为了采用干法制备出高性能氢氧化钙，以某矿山的石灰石为原料，考察水灰比、反应时间、反应温度、添加剂、消化方式对氢氧化钙性能的影响。采用比表面积分析仪、XRD、SEM和FT-IR对样品进行了表征。结果表明：在水灰比（水与石灰质量比）为0.5、反应时间为40 min、反应温度为40 ℃、添加4%（质量分数）PEG400、3次消化条件下制备的氢氧化钙性能最优，CaO水化率为95.28%、Ca（OH）₂纯度为93.91%、Ca（OH）₂比表面积为52.62 m²/g、Ca（OH）₂气孔容量为0.163 cm³/g，此研究为制备高性能氢氧化钙提供理论基础。

关键词: 石灰石, 干法工艺, 氢氧化钙, 多段消化

Abstract:

Dry digestion process of calcium hydroxide production is simple，with high production efficiency and good desulfurization effect.However，calcium hydroxide produced from ore as raw material still needs to be improved in terms of purity and specific surface area.In order to prepare high-performance calcium hydroxide by dry digestion，the limestone of a mine was used as raw material，and the effects of water-cement ratio，reaction time，reaction temperature，additives and digestion mode on the performance of calcium hydroxide were investigated.The samples were characterized by specific surface area analyzers，XRD，SEM，and FT-IR.The results showed that the calcium hydroxide prepared under the conditions of water-cement ratio of 0.5，the reaction time of 40 min，the reaction temperature of 40 ℃，and three times of digestion with 4%（mass fraction）PEG400 had the best performance with a CaO hydration rate of 95.28%，a Ca（OH）₂purity of 93.91%，a Ca（OH）₂specific surface area of 52.62 m²/g and a Ca（OH）₂stomatal capacity of 0.163 cm³/g.This study provided a theoretical basis for the preparation of high-performance calcium hydroxide.

Key words: limestone, dry process, calcium hydroxide, multi-stage digestion

中图分类号:

TQ132.32

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图/表 16

表1

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表2

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图3

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图4

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图5

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图6

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图7

图8

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表7

参考文献 17

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编号	煅烧时间/ min	煅烧温度/ ℃	质量损失率/ %
1	30	850	35.04
2	40	850	37.30
3	50	850	39.16
4	60	850	41.56
5	70	850	42.76
6	80	850	42.84
7	90	850	42.82
8	100	850	42.54
9	110	850	42.18
10	120	850	41.78

编号	水灰比	温度/ ℃	反应时间/min	CaO水化率/%	Ca（OH）₂ 纯度/%	比表面积/ （m²∙g^-1）	气孔容量/ （cm³∙g^-1）
1	0.3	25	20	65.07	67.31	16.54	0.047
2	0.4	25	20	70.26	75.26	28.89	0.077
3	0.5	25	20	81.13	83.31	33.48	0.117
4	0.6	25	20	75.45	82.68	30.75	0.109
5	0.7	25	20	73.33	78.19	30.63	0.103

编号	水灰比	温度/ ℃	反应时间/min	CaO水化率/%	Ca（OH）₂ 纯度/%	比表面积/ （m²∙g^-1）	气孔容量/ （cm³∙g^-1）
1	0.5	25	20	81.13	83.31	33.48	0.117
2	0.5	25	30	81.58	84.01	34.36	0.121
3	0.5	25	40	82.69	84.21	34.54	0.121
4	0.5	25	50	82.74	84.23	34.65	0.120
5	0.5	25	60	82.96	84.33	35.35	0.117
6	0.5	25	70	82.87	83.96	34.56	0.115
7	0.5	25	80	82.35	83.64	33.06	0.117
8	0.5	25	90	81.84	84.05	33.75	0.118

编号	水灰比	温度/ ℃	反应时间/min	CaO水化率/%	Ca（OH）₂ 纯度/%	比表面积/ （m²∙g^-1）	气孔容量/ （cm³∙g^-1）
1	0.5	25	40	82.69	84.21	34.54	0.121
2	0.5	30	40	87.51	88.01	39.48	0.141
3	0.5	40	40	92.81	92.21	41.91	0.146
4	0.5	50	40	90.09	90.23	37.73	0.143
5	0.5	60	40	84.55	87.33	32.72	0.138
6	0.5	70	40	82.02	83.96	32.67	0.129

编号	添加剂	添加量/%	消化方式	CaO水化率/%	Ca（OH）₂ 纯度/%	比表面积/ （m²∙g^-1）	气孔容量/ （cm³∙g^-1）
1	无	0	1次消化	92.81	92.21	41.91	0.146
2	PEG400	2	1次消化	94.39	93.31	43.17	0.147
3	PEG400	3	1次消化	94.11	93.08	45.37	0.150
4	PEG400	4	1次消化	94.92	93.86	46.61	0.151
5	PEG400	5	1次消化	94.97	93.47	47.72	0.149
6	无	0	2次消化	95.01	93.52	43.69	0.148
7	PEG400	2	2次消化	95.31	93.37	46.67	0.153
8	PEG400	3	2次消化	95.41	93.67	47.39	0.154
9	PEG400	4	2次消化	95.52	93.86	48.89	0.157
10	PEG400	5	2次消化	95.57	94.06	50.81	0.153
11	PEG400	2	3次消化	95.34	93.78	48.42	0.154
12	PEG400	4	3次消化	95.28	93.91	52.62	0.163

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