纳米氢氧化钙的干法制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米氢氧化钙的干法制备方法，具体为：氧化钙在活性消化剂的作用下干法制备纳米氧化钙与氢氧化钙中间体CaO

Preparation of nanometer calcium hydroxide by dry method

【技术实现步骤摘要】
纳米氢氧化钙的干法制备方法
本专利技术涉及氢氧化钙粉末生产领域，具体涉及低成本纳米氢氧化钙粉末的制备方法。
技术介绍
氢氧化钙广泛用于半干法烟气脱硫方法和处理硫酸法钛白粉行业的废酸水。由于氢氧化钙在水中的溶解度太低(1.65g/l)，使氢氧化钙利用率偏低，而提高氢氧化钙在水中溶解度的有效解决办法便是将氢氧化钙低成本纳米化。当前应用最广泛的半干法烟气脱硫方法是喷雾干燥脱硫技术，利用喷雾干燥的原理，将吸收剂氢氧化钙浆液雾化喷入吸收塔。在吸收塔内，吸收剂与烟气中的SO2发生化学反应的同时，吸收烟气中的热量进行蒸发干燥，脱硫反应后的废渣以干态排出。半干法烟气脱硫技术的一个共同特点是将脱硫剂浆液雾化成一定粒径的浆滴(或利用雾化水捕捉脱硫剂颗粒形成的浆滴)，与烟气进行传热传质和物理化学反应，将SO2以亚硫酸钙的形式固定在浆滴中，浆滴被加热干燥成粉末状后，随烟气进入除尘器。在低温下不存在O2时，SO2和Ca(OH)2浆液发生反应：Ca(OH)2+SO2→CaSO3·0.5H2O+0.5H2O随着蒸发的进行，反应可分如下几步进行：(1)、SO2从气相向浆滴表面扩散；(2)、SO2在浆滴表面被吸收；(3)、SO2溶解形成H2SO3，H2SO3离解成HSO3-和SO32-；(4)、各种形式的液相硫分向浆滴内部扩散；(5)、浆滴中Ca(OH)2颗粒的溶解。在以上各步反应中，SO2传质扩散过程和Ca(OH)2颗粒在液相中的溶解是控制整体反应速率的关键，而其他反应都可以认为是瞬间完成的。硫酸法钛白粉行业均采用含钛物料与硫酸反应，硫酸为过程物质，起中介作用，除废酸浓缩、废酸浓缩一水硫酸亚铁、七水硫酸亚铁结晶三个环节可以回用或带走一部分硫酸外，其余硫酸绝大部分以游离硫酸和硫酸盐形式通过酸性废水、废酸进入污水处理站进行酸碱中和，最终以硫酸钙渣形式排出钛白粉生产体系。硫酸法钛白生产中，每生产1吨钛白粉就要产生绿矾3吨、酸性废渣0.5吨、浓度约为15～20％的废酸10吨、5％以下的酸性废水20吨。表1为硫酸法钛白生产企业石炭、石炭石单位消耗和石膏单位产量。表1硫酸法钛白生产石炭、石炭石单位消耗和石膏单位产量项目石炭t/t.TiO2石炭石t/t.TiO2外运石膏t/t.TiO2生产数据1.81.815.3我国硫酸法钛白粉行业基本都采用石炭乳中和/曝气沉淀组合工艺来进行酸性废水处理。其碱性中和剂为石炭石和石炭，由于石炭石价格低廉，常用于一段处理浓度为15～20％的废酸，石炭石经球磨打浆后进入处理池，但石炭石无法取得足够高的pH以沉淀类似于FeSO4的盐。二段处理需要生石炭，在应用时通常将生石炭CaO消化成熟石炭Ca(OH)2。一般生石炭消化系统包括石炭料斗、皮带输送机、消石炭机等。生石炭通过料斗进入皮带输送机，再被输送到消石炭机内，通过碰撞粉碎并与清水混合消化，大部分形成微粒状悬浮于溶液中，形成石炭乳液。由于低质原料活性氧化钙含量低、杂质多，传统石炭消化工艺效率低、石炭乳液颗粒大反应慢，易被Fe(OH)2/Fe(OH)3包裹而失去活性等方面存在诸多问题，造成石炭石/石炭利用率不高、浪费严重，操作环境恶劣、运行成本高、二次渣量大和污染严重等现象。而超细、高比表面和易分散的石炭是解决此问题的关键。美国专利US8480018B2揭示了一种细粒氢氧化钙干法制备方法及装置(MethodandApparatusforthePreparationofFinelyDividedCalciumHydroxide)，其在该专利设备中首先在急冷过程中加入三分之一所需消化石灰的水，然后，再加入余下的三分之二的水。欧洲专利EP2366666A1揭示了一种氢氧化钙的制备方法(ProcessforProducingaCalciumHydroxideCompound)，其在硅基化合物、铝基化合物、磷酸基化合物、有机酸或无机酸单种或多种化合物存在的条件下，将氯化钙溶液与氢氧化钠溶液混合产生氢氧化钙沉淀，经过滤干燥后即得氢氧化钙。如中国专利申请公开第101254935A号揭示的一种高纯度和高活性氢氧化钙的制备方法，利用普通生石灰制备高纯度和高活性氢氧化钙的制备方法，包括有以下制备步骤：(1)生石灰的消化；(2)盐酸溶解；(3)杂质离子的分离；(4)沉淀Ca2+；(5)高温焙烧；(6)消化，得到高纯度和高活性氢氧化钙。该专利申请的优点在于：所选用的原料生石灰含有Si、Fe、Mg、Al等杂质均适用，CaO和Ca(OH)2纯度高；以氨水调节pH值可以同时除去多种杂质，只需要控制溶液pH值大于11，便可以达到完全除杂的目的；所制得的碳酸钙白度达到100以上，焙烧后制得的氧化钙活性达到400ml以上。然而，该专利申请制备氢氧化钙的方法以氨水调节pH值，其难以控制，易造成氢氧化钙产量低、含杂高。又如中国专利申请公开第104069793A号揭示的一种高吸附活性氢氧化钙纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：CaCl2放入三颈瓶中，加入去离子水溶解，采用磁力搅拌器搅拌；称取SDS或PEG，它们与CaCl2的质量比为：CaCl2∶SDS＝22.2∶(0.47～2.34)或CaCl2∶PEG＝22.2∶(2.65～14.44)，加入到三颈瓶中搅拌溶解；NaOH溶于去离子水中，CaCl2∶NaOH质量比＝22.2∶8，然后以40ml/h的速率滴入三颈瓶中，搅拌反应0.5h～2.5h得到浆体；将浆体抽滤后，洗涤后干燥。本专利技术制备出颗粒均匀、呈单分散纳米Ca(OH)2粉体，颗粒粒度为200nm～300nm；比表面积可达88m2/g。对N2的最大吸附量可达到80mL/g；同时对NOx去除率可达98％。然而，该专利申请制备的高吸附活性氢氧化钙纳米颗粒主要应用于航天发射场液体推进剂N2O4的泄漏处理，不能解决氢氧化钙在水中溶解度低的问题。再如中国专利申请公开第105502457A号揭示的一种高表面活性氢氧化钙颗粒的制备方法，包括如下步骤：(1)将生石灰和玻璃纤维按一定比例混合均匀；(2)将步骤(1)中得到的混合物、有机溶剂和去离子水按一定比例配制成悬浊液；(3)将步骤(2)中得到的悬浊液置于超声反应器中超声分散均匀；(4)将步骤(3)中超声分散后的悬浊液减压抽滤，再将所得固体物质真空干燥，得到所述高表面活性强氧化钙颗粒。然而，该专利申请公开的制备方法用于获得纯净的氢氧化钙产品，同样不能解决氢氧化钙在水中溶解度低的问题。因此，提供一种制备工艺简单、成本低廉、具有超细、高比表面积和易分散的纳米氢氧化钙的干法制备方法成为业内急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种制备工艺简单、成本低廉的纳米氢氧化钙的干法制备方法，该方法简便环保，获得的纳米氢氧化钙在水中的溶解度高，具有流动性和高比表面积的特点。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种纳米氢氧化钙的干法制备方法，其包括：(1)、将粒度小于10～20毫本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米氢氧化钙的干法制备方法，其特征在于，包括：/n(1)、将粒度小于10～20毫米的生石炭置于密闭的混合搅拌槽内，向所述混合搅拌槽内喷淋消化剂，生成反应中间产物，其中，控制所述混合搅拌槽内的温度为40～70摄氏度，所述消化剂的加入量为所述生石炭的重量的24％～30％；/n(2)、摩擦搅拌所述反应中间产物，分离出反应前驱体产物，所述反应前驱体产物的粒度小于200目且堆比重小于0.5克/立方厘米；/n(3)、将所述步骤(2)获取的所述反应前驱体产物置于搅拌槽中，向所述搅拌槽内通入65～95摄氏度的湿空气，生成反应初品，其中，所述湿空气为水蒸气与空气的混合气体，所述湿空气的湿度为低于90％的饱和湿度；/n(4)、在所述搅拌槽中于搅拌状态下，向所述搅拌槽内通入热空气以脱附吸附于所述反应初品表面的羟基有机物，排出羟基有机物气体，其中，脱附温度为85～115℃，脱附时间为10～20分钟；以及/n(5)、将步骤(4)中获得的已脱附羟基有机物的反应初品进行分级除杂，获取纳米氢氧化钙。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳米氢氧化钙的干法制备方法，其特征在于，包括：
(1)、将粒度小于10～20毫米的生石炭置于密闭的混合搅拌槽内，向所述混合搅拌槽内喷淋消化剂，生成反应中间产物，其中，控制所述混合搅拌槽内的温度为40～70摄氏度，所述消化剂的加入量为所述生石炭的重量的24％～30％；
(2)、摩擦搅拌所述反应中间产物，分离出反应前驱体产物，所述反应前驱体产物的粒度小于200目且堆比重小于0.5克/立方厘米；
(3)、将所述步骤(2)获取的所述反应前驱体产物置于搅拌槽中，向所述搅拌槽内通入65～95摄氏度的湿空气，生成反应初品，其中，所述湿空气为水蒸气与空气的混合气体，所述湿空气的湿度为低于90％的饱和湿度；
(4)、在所述搅拌槽中于搅拌状态下，向所述搅拌槽内通入热空气以脱附吸附于所述反应初品表面的羟基有机物，排出羟基有机物气体，其中，脱附温度为85～115℃，脱附时间为10～20分钟；以及
(5)、将步骤(4)中获得的已脱附羟基有机物的反应初品进行分级除杂，获取纳米氢氧化钙。


2.如权利要求1所述的纳米氢氧化钙的干法制备方法，其特征在于，所述消化剂由水和一种或一种以上带有羟基的有机物混合而成，所述带有羟基的有机物与水的重量比为1:10～30。


3.如权利要求2所述的纳米氢氧化钙的干法制备方法，其特征在于，所述带有羟基的有机物为醇类有机物、酚类有机物或其它带有羟基的有机物。


4.如权利要求3所述的纳米氢氧化钙的干法制备方法，其特征在于，所述醇类有机物为甲醇、乙醇、丙醇中的一种或多种以上的混合物。


5.如权利要求4所述的纳米氢氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建平，
申请(专利权)人：米易东立矿业有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51