一种利用间接碳化钢渣制备高纯度球霰石的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用间接碳化钢渣制备高纯度球霰石的方法，包括以下步骤：步骤一：将氯化铵与钢渣粉末混合浸出钙离子，经过滤得到富钙滤液；步骤二：向步骤一所述的富钙滤液中加入氨水，调节

【技术实现步骤摘要】
一种利用间接碳化钢渣制备高纯度球霰石的方法


[0001]本专利技术涉及钢渣的回收利用及碳酸钙的制备
，特别的涉及一种利用间接碳化钢渣制备高纯度球霰石的方法
。
技术背景
[0002]我国是世界最大的钢铁生产国，每年产出钢渣超过一亿吨，但是综合利用率不足
30
％
。
大量钢渣的堆放不仅占用现有的土地，还会导致某些潜在有毒元素的浸出从而污染土壤和地下水，严重危害环境
。
钢铁的冶炼过程还会伴随二氧化碳的大量排放，造成温室效应
。
因此，促进钢渣的回收利用，减少二氧化碳的排放，是目前亟需解决的问题
。
[0003]钢渣含有丰富的钙离子，可以用于固定二氧化碳并生成稳定碳酸钙
。
自然界中所有的碳酸钙均为最稳定的方解石，而人工制备的高纯度碳酸钙还存在着文石和球霰石等晶型
。
其中，相对于致密的方解石，球霰石是一种球状多孔的微小颗粒，由纳米级晶核堆积而成
。
球霰石较大的比表面积和亲水性等特性令其能够用于医药
、
造纸
、
建材等领域，具有更高的应用价值
。
[0004]近年来，通过溶剂将钢渣中的钙离子浸出，再与二氧化碳进行间接碳化反应制备碳酸钙已成为研究热点
。
专利技术专利
CN115820946B
公开了一种钢渣综合利用方法，使用氯化铵溶液浸取钢渣中的游离氧化钙，进行二氧化碳吸收碳化，得到碳酸钙，但是该方法的目的是对钢渣中钙元素的提取和分离，并未确定碳酸钙的晶型；专利技术专利
CN107128963B
公开了一种利用电炉渣制备粒度分布集中的球形球霰石碳酸钙的方法，将电炉渣和氯化铵溶液混合反应得到含钙浸出液，之后在浸出液中加入氨水并同时处于微波辐射状态下通入二氧化碳进行反应，但该方法能耗较高，不符合可持续发展理论；专利技术专利
CN110589866B
公开了一种利用钢渣制备超细粉体球霰石的方法，该方法基于钢渣得到
CaCl2‑
NH4Cl
‑
NH3‑
H2O
体系的浸出液，然后加入蔗糖，再向所述浸出液中通入二氧化碳，同时开启功率为
1080
～
1800W
的超声波进行处理，该方法加入了有机添加剂，并利用高能耗超声波，工艺成本较高，且制备流程超过一天，所制备球霰石纯度不足
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种高纯度球霰石的制备方法，解决现有基于间接碳化钢渣制备球霰石存在制备成本高
、
能耗高
、
制备工艺繁琐
、
球霰石纯度低等问题
。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种利用间接碳化钢渣制备高度纯球霰石的方法，具体包括以下步骤：
[0007]步骤一：将浓度为1～
2mol/L
氯化铵溶液与钢渣粉按照5～
30mL:1g
的液固比混合，在
20
～
80℃
的条件下持续搅拌
10
～
40min
，搅拌完成后过滤，得到富钙滤液
。
所述钢渣为转炉钢渣，平均粒径为5～
75
μ
m
，
CaO
含量为
40
～
47wt.
％；
SiO2含量为
15
％～
25wt.
％；
MgO
含量为9～
12wt.
％；
Al2O3含量为8～
10wt.
％；
Fe2O3含量为
18
～
26wt.
％
。
[0008]步骤二：向步骤一所述的富钙滤液中加入
0.5
～
1.5mol/L
的氨水调节
pH
至
10.6
±
0.5
，得到反应滤液
。
[0009]步骤三：向步骤二所述的反应滤液中持续通入气体流量为
0.1
～
1L/min
的二氧化碳气体并保持搅拌
10
～
60min。
所述反应结束后过滤得到固体产物和碳化滤液，将固体产物干燥后得到高纯度球霰石
。
[0010]步骤四：将步骤三所述的碳化滤液再次与新钢渣粉混合，条件保持不变，重复步骤一到步骤三，进行总共五次循环
。
[0011]优选地，所述钢渣可以为经热泼工艺处理的高氢氧化钙含量的转炉钢渣
。
[0012]前述的一种利用间接碳化钢渣制备高纯度球霰石的方法，步骤三所述的二氧化碳的气体来源可以是纯度为
99.9
％的工业提纯气体，也可以是工业烟道气，所述烟道气需经过颗粒物吸附处理，二氧化碳浓度为
10
～
60
％
。
[0013]前述的一种利用间接碳化钢渣制备高纯度球霰石的方法，步骤三所述的干燥温度为
40
～
80℃
，干燥条件为常压或真空，干燥时间为6～
24h。
[0014]前述的一种利用间接碳化钢渣制备高纯度球霰石的方法，其特征在于，所述步骤一和步骤三的搅拌速度为
500
～
1000
转
/
分钟
。
有益效果
[0015]相比于现有技术，本专利技术具有如下有益效果：
[0016]其一，本专利技术工艺简单，无需外加晶型控制剂或输入其他高能激发操作
(
例如高温
、
高压
、
微波
、
超声等
)。
产生的球霰石纯度大于
98
％，粒径分布均匀且集中在
10
μ
m
以下
。
球霰石晶型稳定，不会因为操作条件的改变或后续储存过程中的复杂环境变化而转变为方解石
。
[0017]其二，本专利技术碳化程度高于
99
％，且碳化效率与球霰石纯度成正比，在最佳反应条件下能够达到每千克钢渣产出
430
克以上的高纯度球霰石
。
[0018]其三，本专利技术制备时间短，可在
30min
内完成浸出碳化流程，节约能源和生产成本，具有良好的工业应用前景
。
附图说明
[0019]图1为不同条件下所制备碳酸钙的
SEM
图；
(a)
实施例一；
(b)
实施例二；
(c)
实施例三；
(d)
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种利用间接碳化钢渣制备高纯度球霰石的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将浓度为1～
2mol/L
氯化铵溶液与钢渣粉按照5～
30mL:1g
的液固比混合，在
20
～
80℃
的条件下持续搅拌
10
～
40min
，搅拌完成后过滤，得到富钙滤液
。
所述钢渣为转炉钢渣，平均粒径为5～
75
μ
m
，
CaO
含量为
40
～
47wt.
％；
SiO2含量为
15
％～
25wt.
％；
MgO
含量为9～
12wt.
％；
Al2O3含量为8～
10wt.
％；
Fe2O3含量为
18
～
26wt.
％
。
步骤二：向步骤一所述的富钙滤液中加入
0.5
～

【专利技术属性】
技术研发人员：林忠财，宋奇峰，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：