如何實現(xiàn)納米碳酸鈣生產(chǎn)零污染、零排放？
目前，納米級碳酸鈣在中國已實現(xiàn)工業(yè)化，不同碳化方法應(yīng)運而生，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)迅速擴展。
據(jù)美國市場研究公司Grand View Research發(fā)布《納米碳酸鈣市場分析及2016-2024年前景預(yù)測報告》顯示：2015年全球納米碳酸鈣需求量約為1900萬噸，其中塑料領(lǐng)域納米碳酸鈣用量占市場總量的20%以上。到2024年，全球納米碳酸鈣需求量將超過4000萬噸，其中塑料將成為增長最快的應(yīng)用領(lǐng)域。
納米碳酸鈣市場前景廣闊，但制備工藝較為復(fù)雜，其生產(chǎn)過程不可避免的會產(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)鍵問題之一!
1、納米碳酸鈣企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氣、液、固污染物量
(1)納米碳酸鈣生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢氣
間歇碳化法生產(chǎn)1噸碳酸鈣實際需消耗純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噸碳酸鈣實際需反應(yīng)CO20.54噸，CO2的轉(zhuǎn)化率可達81%，碳化過程中放出的CO2的質(zhì)量僅為0.10噸。
(2)納米碳酸鈣生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢水
納米碳酸鈣生產(chǎn)過程中產(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、如何實現(xiàn)納米碳酸鈣生產(chǎn)零污染、零排放?
(1)采用三級連續(xù)鼓泡碳化新工藝
三級連續(xù)加壓鼓泡碳化新工藝是使用三個碳化塔的串聯(lián)塔間氣液連續(xù)并流或者錯流、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)時間避免碳酸鈣微晶長大，中塔物料反應(yīng)時間大于預(yù)塔，后塔相對容積最大是晶長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)塔是一個高效成核預(yù)反應(yīng)器。在預(yù)塔中，二氧化碳氣和氫氧化鈣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大的主要場所，中塔物料反應(yīng)時間明顯大于預(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+的過飽和度低，此時反應(yīng)速度相當(dāng)慢。后塔是晶體長大和晶形完整之所，后塔相對來說是超大容積，要求Ca(OH)2的碳化度達到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過程中的工藝用水，這樣就真正實現(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，利用窯氣凈化過程中產(chǎn)生的少量凈化廢水，可用來副產(chǎn)新型建筑材料(空心磚胚)。這樣實現(xiàn)了廢渣和少量凈化廢水的零排放，同時也創(chuàng)造了經(jīng)濟效益。
(4)采用連續(xù)鼓泡碳化新工藝生產(chǎn)來提高二氧化碳利用率
碳化工序采用三級連續(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。回收廢渣生產(chǎn)磚胚，并利用碳化尾氣對磚胚進行陳化處理，陳化過程實質(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程。從而進一步提高二氧化碳的利用率。
來源：中國選礦技術(shù)網(wǎng)
