电石渣矿化CO2制备球霰石型碳酸钙及其晶型控制研究

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2024-0449

摘要/Abstract

摘要：

研究以电石渣为原料，在电石渣-NH₄Cl-CO₂常压体系中添加5种不同晶型控制剂制备球霰石型碳酸钙。采用场发射扫描电子显微镜和X射线衍射仪等仪器，系统研究晶型控制剂对碳酸钙产品的粒径、白度、晶型和形貌的影响；考察Ca²⁺浓度和六偏磷酸钠［（NaPO₃）₆）］添加量等因素对矿化效果及矿化液稳定性的影响。结果表明：当Ca²⁺浓度为1.05 mol/L时，能得到均匀分散的球霰石型碳酸钙；低于此浓度时，球霰石型碳酸钙产量随着Ca²⁺浓度增加而增加；高于此浓度时，随着Ca²⁺浓度的增加，球霰石型碳酸钙团聚严重，最终转变为方解石型碳酸钙。此外，（NaPO₃）₆的加入量对碳酸钙产品的理化性质影响显著，在（NaPO₃）₆加入量为每100 g干基理论碳酸钙产量添加1 g（NaPO₃）₆且Ca²⁺浓度为1.05 mol/L的条件下，球霰石型碳酸钙向方解石型碳酸钙的转变趋势被有效遏制，制备产品晶型能长期维持为球霰石型。以（NaPO₃）₆为晶型控制剂构建的稳定球霰石型碳酸钙合成体系，为电石渣高附加值利用与CO₂封存开辟新途径。

关键词: 电石渣, 矿化, 球霰石, 晶型, 六偏磷酸钠

Abstract:

Carbide slag was usesd as raw material and five different crystal type control agents were added to the carbide slag-NH₄Cl-CO₂ atmospheric pressure system to finally prepare aragonite calcium carbonate.The effects of control agents on the particle size，whiteness，crystal structure，and morphology of calcium carbonate were systematically studied using instruments such as field emission scanning electron microscopy and X-ray diffraction.And the effects of factors such as Ca²⁺concentration and the amount of sodium hexametaphosphate（NaPO₃）₆ added on the mineralization effect and the stability of the mineralization solution were investigated.The data showed that when the Ca²⁺concentration was 1.05 mol/L，uniformly dispersed vaterite could be obtained.When it was lower than this concentration，the amount of vaterite was increased with the increase of Ca²⁺concentration.When the concentration was higher than this，with the increase of Ca²⁺concentration，vaterite was aggregated severely and eventually transformed into calcite.In addition，（NaPO₃）₆ had a significant impact on the physicochemical properties of calcium carbonate products.Under the conditions of 1 g （NaPO₃）₆/100g CaCO₃ and a Ca²⁺concentration of 1.05 mol/L，the transformation of aragonite phase calcium carbonate to calcite phase calcium carbonate could be effectively suppressed，and the prepared product could maintain its crystal form as aragonite for a long time.The stable synthesis system of aragonite using（NaPO₃）₆ as the crystal type control agent opened up new avenues for high value-added utilization of carbide slag and CO₂ storage.

Key words: carbide slag, mineralization, vaterite, crystal form, （NaPO₃）₆

中图分类号:

X781

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图/表 9

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参考文献 28

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序号	晶型控制剂	产品白度	粒径D₁₀/μm	粒径D₅₀/μm	粒径D₉₀/μm	粒径D₉₇/μm
a	未添加	97.52	2.28	14.39	27.10	33.30
b	（NaPO₃）₆	98.78	1.35	5.99	15.09	21.48
c	蔗糖	98.51	2.36	9.39	18.32	23.47
d	纳米碳酸钙	98.73	1.20	6.12	16.92	22.26
e	EDTA	97.79	3.97	17.01	30.08	37.05
f	Na₅P₃O₁₀	97.68	2.03	10.73	23.31	30.42

添加剂	球霰石X_v/%	方解石X_c/%
空白	75.20	24.80
EDTA	57.17	42.83
（NaPO₃）₆	100.00	0
纳米碳酸钙	64.72	35.28
Na₅P₃O₁₀	97.86	2.14
蔗糖	91.72	8.28

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