电石渣制备多孔硅酸钙实验研究
硅酸钙研究报告
硅酸钙研究报告引言：硅酸钙是一种重要的化合物，其在多个领域都有广泛的应用。
本篇文章将从硅酸钙的性质、制备方法、应用领域等方面进行探讨，以期深入了解硅酸钙的特性和潜在价值。
一、硅酸钙的性质硅酸钙是一种无机盐，化学式为CaSiO3，其晶体结构为正交晶系。
硅酸钙具有高熔点、不溶于水和酸的特点，具有良好的化学稳定性。
此外，硅酸钙还具有一定的强度和硬度，是一种重要的结构材料。
二、硅酸钙的制备方法硅酸钙的制备方法有多种，常见的有石灰石和二氧化硅的煅烧法。
首先，将石灰石和二氧化硅混合均匀，然后在高温下进行煅烧，最终得到硅酸钙。
此外，还可以通过溶液法和气相法等方法进行制备。
三、硅酸钙的应用领域硅酸钙在多个领域都有广泛的应用。
首先，硅酸钙在建筑材料中扮演着重要的角色。
它可以作为水泥的主要成分之一，用于制备混凝土和石膏制品。
其次，硅酸钙还可以用作填充剂，增强聚合物材料的力学性能，并提高材料的耐久性。
此外，硅酸钙还可以用于制备陶瓷、玻璃和涂料等材料，赋予这些材料优良的性能。
另外，硅酸钙还可以用于制备肥料，提供植物所需的钙元素。
四、硅酸钙的研究进展近年来，随着科学技术的不断发展，对硅酸钙的研究也在不断深入。
一方面，研究者们通过改变硅酸钙的制备方法和条件，探索制备硅酸钙的新途径，提高制备效率和质量。
另一方面，研究者们还通过改变硅酸钙的组成和结构，调控其物理化学性质，以满足不同领域的需求。
此外，还有研究者对硅酸钙的生物学效应进行了研究，探索其在医学和生物工程领域的应用潜力。
五、结论硅酸钙作为一种重要的化合物，具有广泛的应用前景。
通过深入了解硅酸钙的性质和制备方法，可以更好地利用硅酸钙的优良性能。
未来的研究应继续在硅酸钙的制备方法、性质调控和应用领域等方面进行深入研究，以进一步拓展硅酸钙的应用价值。
参考文献：[1] Smith A, Johnson B. Calcium silicate: a versatile material for biological applications[J]. Journal of Materials Science: Materials in Medicine, 2012, 23(12): 2971-2977.[2] Li M, Liu J. Synthesis and properties of calcium silicate[J]. Materials Science and Engineering: B, 2007, 139(2-3): 106-112.[3] Kim I Y, Turco G, Pan H, et al. Calcium silicate-based cements composition, properties, and clinical applications[J]. Materials, 2019, 12(11): 1849.。
利用电石渣制备硬硅钙石
第35卷第12期2007年12月 化 学 工 程C H E M I C A LE N G I N E E R I N G (C H I N A ) V o l .35N o .12D e c .2007基金项目:贵州省科技攻关项目(黔科合G Y 字[2006]3030);贵州省优秀科技教育人才省长资金(2005-111);贵阳市科学技术计划项目([2006]筑科工合同字第16-9号)作者简介:曹建新(1956—),男,教授,主要从事绿色化工与清洁能源技术研究,电话:(0851)4733010-8003,E -m a i l :j x c a o @g z u .e d u .c n 。
利用电石渣制备硬硅钙石曹建新1,2,刘 飞1,2,张 煜2,曾令可1(1.华南理工大学材料科学与工程学院,广东广州 510640;2.贵州大学化学工程学院,贵州贵阳 550003)摘要:利用动态水热合成工艺,首次采用电石渣作钙质原料合成了硬硅钙石。
探讨了原料、电石渣处理方法和水热合成工艺参数等因素对合成硬硅钙石晶体结构和微观形貌的影响,并采用X R D 和S E M 对其结构和形貌进行了分析及表征。
结果表明,煅烧后的电石渣可以制备出纯度较高且结晶良好的硬硅钙石;电石渣处理方法对合成硬硅钙石晶体及其二次粒子形貌有很大的影响;煅烧后的电石渣与分析纯C a O 作钙质原料制备硬硅钙石的水热合成工艺参数基本一致。
关键词:动态水热合成;电石渣;硬硅钙石;形貌;工艺参数中图分类号:T X 705 文献标识码:A 文章编号:1005-9954(2007)12-0051-04P r e p a r a t i o n o f x o n o t l i t e f r o m c a r b i d e s l a gC A OJ i a n -x i n 1,2,L I UF e i 1,2,Z H A N G Y u 2,Z E N G L i n g -k e 1(1.C o l l e g e o f M a t e r i a l s S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g ,S o u t h C h i n a U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ,G u a n g z h o u 510640,G u a n g d o n g P r o v i n c e ,C h i n a ;2.S c h o o l o f C h e m i c a l E n g i n e e r i n g ,G u i z h o u U n i v e r s i t y ,G u i y a n g 550003,G u i z h o u P r o v i n c e ,C h i n a )A b s t r a c t :T h e t e c h n i c s o f d y n a m i c h y d r o t h e r m a l s y n t h e s i s w a s u s e d t o p r e p a r e x o n o t l i t e b y u s i n g c a r b i d e s l a g a s t h e c a l c a r e o u s m a t e r i a l s .T h e e f f e c t s o f i n f l u e n t i a l f a c t o r s i n c l u d i n g r a wm a t e r i a l s ,p r e t r e a t m e n t m e t h o d s o f c a r b i d e s l a g a n d p r o c e s s p a r a m e t e r s o f h y d r o t h e r m a l s y n t h e s i s o n t h e m i c r o s t r u c t u r e a n d m o r p h o l o g y o f x o n o t l i t e w e r e e x p l o r e d ,a n d t h e s y n t h e s i z e d x o n o t l i t e w a s a l s o r e s e a r c h e d b y u s i n g X R Da n d S E M .T h e r e s u l t s i n d i c a t e dt h a t c a r b i d e s l a g a f t e r p r o p e r c a l c i n a t i o n c o u l d b e u s e d t o p r e p a r e t h e p u r e x o n o t l i t e ,t h e d i f f e r e n t p r e t r e a t m e n t m e t h o d s o f c a r b i d e s l a g p o s e d b i g i m p a c t o n t h e c r y s t a l a n d s e c o n d a r y p a r t i c l e m o r p h o l o g y o f x o n o t l i t e ,a n d t h e p r o c e s s p a r a m e t e r s o f x o n o t l i t e s y n t h e s i z e d b y c a l c i n e d c a r b i d e s l a g w e r e a l m o s t t h e s a m e a s t h a t b y p u r e C a O .K e y w o r d s :d y n a m i c h y d r o t h e r m a l s y n t h e s i s ;c a r b i d e s l a g ;x o n o t l i t e ;m o r p h o l o g y ;p r o c e s s p a r a m e t e r 电石渣是电石水解获取乙炔气后产生的废渣,我国每年排放的电石渣达数百万吨,不仅占用大量土地,而且严重污染环境[1—2]。
多孔硅酸钙粉
多孔硅酸钙粉一、概述多孔硅酸钙粉是一种新型的生物可降解材料，具有良好的生物相容性和可降解性能。
它在医疗领域应用广泛，如骨科、牙科、软组织修复等方面。
本文将从多个角度对多孔硅酸钙粉进行详细介绍。
二、化学成分多孔硅酸钙粉的化学成分主要包括：CaO、SiO2和H2O。
其中，CaO和SiO2的摩尔比为1:1，即CaSiO3。
在制备过程中，通常采用氢氧化钙（Ca(OH)2）和二氧化硅（SiO2）为原料，在高温下反应制得。
三、制备方法多孔硅酸钙粉的制备方法主要有两种：溶胶-凝胶法和燃烧法。
1. 溶胶-凝胶法该方法是将适量的二氧化硅溶解在水中形成溶胶，再加入适量的氢氧化钙悬浮液中，并搅拌至均匀混合。
然后将混合液滴加入乙醇中，形成凝胶。
最后，将凝胶进行干燥和煅烧处理，制得多孔硅酸钙粉。
2. 燃烧法该方法是将适量的氢氧化钙和二氧化硅混合均匀，形成混合物。
然后，在高温下进行燃烧反应，生成多孔硅酸钙粉。
四、物理性质多孔硅酸钙粉具有以下物理性质：1. 外观：白色或浅黄色粉末。
2. 孔径分布：平均孔径为10-100μm，孔隙率为50%-90%。
3. 比表面积：200-500m2/g。
4. 压缩强度：1-5MPa。
5. 生物降解性：在人体内可被吸收降解。
五、应用领域多孔硅酸钙粉在医学领域有着广泛的应用。
1. 骨科修复多孔硅酸钙粉可以作为一种优秀的骨替代材料，用于治疗骨折、缺损和肿瘤切除后的骨缺损等。
它能够提供良好的生物相容性和机械强度，同时还能促进骨细胞的生长和再生。
2. 牙科修复多孔硅酸钙粉可以用于牙齿缺损修复、牙周病治疗等。
它能够促进牙周组织的再生和修复，同时还能提供良好的生物相容性和机械强度。
3. 软组织修复多孔硅酸钙粉可以用于软组织修复，如皮肤创面愈合、软组织缺损修复等。
它能够促进软组织的再生和修复，同时还能提供良好的生物相容性。
六、优缺点多孔硅酸钙粉具有以下优点：1. 生物相容性好：多孔硅酸钙粉与人体组织具有良好的相容性，不会引起免疫反应或排斥反应。
电石渣可控制备多晶型、多形貌纳米碳酸钙的研究进展
第52卷第4期2023年4月人㊀工㊀晶㊀体㊀学㊀报JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS Vol.52㊀No.4April,2023电石渣可控制备多晶型、多形貌纳米碳酸钙的研究进展丁㊀羽,张金才,王宝凤,郭彦霞,薛芳斌,程芳琴(山西大学资源与环境工程研究所,国家环境保护废弃资源高效利用重点实验室,太原㊀030006)摘要:碳酸钙有不同的晶体特征,使其在各个领域发挥不同的作用,对碳酸钙晶型㊁形貌和尺寸的控制是无机材料制备的研究热点㊂以电石渣为原料制备纳米碳酸钙能够实现变废为宝,是含钙固废综合利用的研究方向之一㊂因此在电石渣制备纳米碳酸钙过程中同步实现晶型㊁形貌的调控,能够将低附加值的电石渣固废转化为高附加值的纳米碳酸钙产品,具有良好的环境效应和经济效益㊂本文总结了电石渣制备纳米碳酸钙的方法,重点讨论了制备过程中晶型和形貌控制方面的研究进展㊂结果表明,在碳酸钙晶体成核和生长的过程中,控制工艺条件可以通过影响过饱和度进一步实现对晶型和形貌的调控,且不同种类的添加剂作用机理也不尽相同㊂热力学㊁动力学作为控制结晶各过程平衡的基础,可以用来解释各影响因素的作用机理㊂关键词:纳米碳酸钙;电石渣;晶型;形貌;可控制备;热力学;动力学中图分类号:TB321;TQ132.3+2㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1000-985X (2023)04-0710-11Progress on Controllable Preparation of Polycrystalline and Polymorphic Nano Calcium Carbonate by Calcium Carbide SlagDING Yu ,ZHANG Jincai ,WANG Baofeng ,GUO Yanxia ,XUE Fangbin ,CHENG Fangqin (State Environmental Protection Key Laboratory of Efficient Utilization of Waste Resources,Institute of Resources and Environmental Engineering,Shanxi University,Taiyuan 030006,China)Abstract :Calcium carbonate has different crystal characteristics,which makes it play different roles in various application fields.The control of calcium carbonate crystal structure,morphology and size is a hot research topic in the preparation of inorganic materials.The preparation of nano calcium carbonate produced from calcium carbide slag can realize the transformation of waste into resource,which is one of the important research fields concerning the recycling of calcium-containing solid wastes.The controllable preparation of calcium carbonate with different crystalline structure and morphology from calcium carbide slag can make the worthless calcium carbide slag transform into high value-added nano grade products with good environmental and economic effects.The preparation methods of nano calcium carbonate from calcium carbide slag are summarized in this paper,the research progress of the control of crystal structure and morphology during the preparation process is discussed emphatically.The results indicate that,during the nucleation and growth of calcium carbonate crystals,controlling the process conditions can further achieve the regulation of crystal structure and morphology by influencing the degree of supersaturation,and the action mechanism varies from different kinds of additives.As the basis for controlling the equilibrium of the crystallization processes,thermodynamics and kinetics can be used to explain the mechanism of action of each influencing factor.Key words :nano calcium carbonate;calcium carbide slag;crystal structure;morphology;controllable preparation;thermodynamics;kinetics㊀㊀㊀收稿日期:2022-12-07㊀㊀基金项目:2022年度国家重点研发计划项目(2022YFB4102100)㊀㊀作者简介:丁㊀羽(1998 ),女,山东省人,硕士研究生㊂E-mail:2553646458@㊀㊀通信作者:张金才,副教授㊂E-mail:chaner9944@ 0㊀引㊀㊀言电石渣是生产聚氯乙烯的副产品,其主要成分Ca(OH)2含量在71%~95%,钙质含量高[1-4]㊂利用电石㊀第4期丁㊀羽等:电石渣可控制备多晶型㊁多形貌纳米碳酸钙的研究进展711㊀渣制备纳米碳酸钙,不仅可以吸收二氧化碳,减少碳排放,还能产生优质的纳米碳酸钙产品㊂在当前 双碳目标 的大背景下,发展该产业具有重要的现实意义㊂普通碳酸钙制造成本低,在我国产能和用量大,被广泛应用于各个行业中㊂涂料㊁造纸㊁塑料㊁橡胶等行业对高品质碳酸钙市场需求巨大,纳米碳酸钙作为性能优异的无机填料可以满足不同行业的使用要求[5]㊂当前我国纳米碳酸钙产品主要是石灰岩经过煅烧-消化-碳化-压滤-干燥-粉碎几道工艺步骤制成[6],产品性能好㊂该工艺中碳化利用的是煅烧释放的二氧化碳,实质上是实现了碳循环利用,并没有实现碳减排,还面临石灰岩开采带来的生态环境问题㊂在绿色㊁可持续发展的背景之下,以电石渣为原料生产纳米碳酸钙不仅能够消除固废资源堆积的环境隐患,还能获得应用广泛㊁附加值高的纳米碳酸钙产品,经济效益好[7]㊂电石渣制备纳米碳酸钙产业前景好㊁发展潜力大,但是当前在我国还没有实现大规模工业化生产㊂为尽快推进该产业的快速发展,本文广泛分析总结该领域的研究成果,综述了电石渣制备纳米碳酸钙产品的研究进展㊂从制备方法㊁晶体控制两方面展开论述,并对未来的发展趋势作出展望,期望能够对该产业的从业人员有所帮助㊂1㊀纳米碳酸钙的结构与性质碳酸钙主要有三种晶型,为方解石型㊁球霰石型㊁文石型,它们分别属于三方㊁六方和斜方晶系[8]㊂其中:方解石能量最低,热力学最稳定;球霰石能量最高,热力学最不稳定;文石介于方解石和球霰石之间㊂纳米碳酸钙颗粒的形貌主要受其内在晶体结构的影响,方解石型常以规则的菱面体存在,文石型以柱状㊁针簇状存在,球霰石型以球状聚集而成,图1为三种晶体结构及对应典型形态[9]㊂在不同的条件下颗粒形貌会发生变化,常见的晶体形态有立方形㊁球形㊁针形㊁链形等,不同形态的碳酸钙具有不同的性质,能够适用于不同领域的应用[10]㊂图1㊀碳酸钙的三种晶体结构和典型形态[9]Fig.1㊀Three crystal structures and typical morphologies of calcium carbonate [9]立方形碳酸钙具有一定的强度优势,作为填充剂可以起到补强作用,常用于塑料㊁橡胶行业[11];球形碳酸钙具有比较大的比表面积和良好的分散性,对油墨有很好的吸收性,多用于造纸行业[12];针形碳酸钙能够增加橡胶制品的耐曲挠性,添加到复合材料中能够起到补强增韧的作用[12-13];链形碳酸钙颗粒混入橡胶或712㊀综合评述人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第52卷塑料时,可以有效地起到补强作用[11]㊂不同行业对最终得到的纳米碳酸钙产品的品质有不同的指标要求,归纳起来主要有纯度㊁白度㊁形貌㊁晶型㊁粒径范围㊁沉降体积㊁比表面积㊁分散性和白度等㊂在制备纳米碳酸钙的过程中,各项指标受多种因素的影响,最终得到的产品指标要符合国标要求[13],国标中规定了在橡胶㊁塑料㊁涂料等行业中纳米碳酸钙产品性能指标要求,具体如表1所示㊂表1㊀纳米碳酸钙产品性能指标要求[14]Table1㊀Performance index requirements of nano calcium carbonate product[14]项目橡胶塑料用指标Ⅰ型Ⅱ型Ⅲ型涂料用指标平均粒径/nm<5050~70<100ɤ60~90比表面积BET/(m2㊃g-1)ȡ18ȡ18ȡ18ȡ20碳酸钙干基质量分数/%ȡ95ȡ95ȡ95ȡ95白度ȡ95ȡ95ȡ94ȡ93吸油值ɤ30ɤ30ɤ40ɤ30~50控制结晶过程能够制备出不同晶型㊁形貌的纳米碳酸钙产品,从而提高产品最终的附加值与适用性,控制的变量有各项工艺参数以及添加剂的种类㊁用量等,如何可控制备纳米碳酸钙将在下文详细论述㊂2㊀纳米碳酸钙的制备纳米碳酸钙是指尺寸在纳米数量级的碳酸钙,与常规的无机材料不同,它具有特殊的小尺寸效应㊁宏观量子隧道效应㊁量子尺寸效应和表面效应等特性,增韧补强的效果非常显著[15-16]㊂通过物理㊁化学方法可以加工得到适用于不同应用场景的产品㊂2.1㊀传统纳米碳酸钙的制备方法纳米碳酸钙主要有以下三种合成体系:1)Ca(OH)2 H2O CO2;2)Ca2+ H2O CO2-3;3)Ca2+ R CO2-3㊂根据合成过程中化学反应的不同进行划分,CaCO3的合成可以分成碳化法㊁复分解法和乳液法[6]㊂表2列出了纳米碳酸钙的制备方法及其各自特点㊂表2㊀纳米碳酸钙的制备方法[17]Table2㊀Preparation method of nano calcium carbonate[17]反应体系制备方法优点不足Ca(OH)2 H2O CO2反应体系间歇鼓泡碳化法成本低,操作简单,生产能力大能耗高,产品粒径不均匀连续喷雾碳化法可连续,生产能力大,产品可控设备要求高,技术含量高,管理难度大间歇搅拌碳化法产品可控,常用设备投资大,操作复杂超重力反应结晶法时间短,产品粒径范围集中反应装置要求高,能耗大Ca2+ H2O CO2-3反应体系氯化钙 碳酸铵法氯化钙 碳酸氢钠法原料易得且成本低,制备工艺操作简单,产品白度较高杂质离子难去除石灰 碳酸钠法Ca2+ R CO2-3反应体系凝胶法产品可控,适合研究结晶过程有机物难去除微乳液法避免产品团聚,操作简单主要应用于试验其中Ca(OH)2 H2O CO2反应体系即碳化反应体系,是目前工业生产纳米碳酸钙最常用的方法㊂碳化反应属于气-液-固三相反应,具体反应过程为[18]:Ca(OH)2(s)⇌Ca2+(aq)+2OH-(aq)(1)CO2(g)⇌CO2(aq)(2)CO2(aq)+2OH-(aq)⇌CO2-3(aq)+H2O(aq)(3)Ca2+(aq)+CO2-3(aq)⇌CaCO3(s)(4) 2.2㊀电石渣制备纳米碳酸钙电石渣是以Ca(OH)2为主要成分,还有少量Fe㊁Si㊁Al㊁Mg杂质的固废资源[19]㊂通过预处理方法提取其㊀第4期丁㊀羽等:电石渣可控制备多晶型㊁多形貌纳米碳酸钙的研究进展713㊀中钙离子,形成的含钙溶液与CO 2进行碳化反应生产纳米碳酸钙,典型工艺如图2所示㊂在制备过程中需要解决杂质去除㊁钙离子有效提取㊁碳化成核㊁晶体生长与控制几个方面的问题,针对这些问题不断进行工艺的选择和优化㊂图2㊀电石渣制备纳米碳酸钙的典型工艺[11]Fig.2㊀Typical preparation process of nano calcium carbonate produced from calcium carbide slag [11]2.2.1㊀预处理电石渣制备纳米CaCO 3需经过预处理,常见的方法有高温煅烧法和溶液浸提法㊂电石渣中含有一些焦炭和氧化物杂质,去除不彻底将会影响最终产品的白度和活度㊂高温煅烧法可去除残留的微量碳组分,但不能去除Fe㊁Si㊁Al㊁Mg 的氧化物杂质,获得产品纯度不高[20]㊂溶液浸提法能够有效地从电石渣中提取钙,电石渣中不与溶液反应的含硅铝铁的固体杂质经过滤去掉,得到纯度好㊁白度高的纳米碳酸钙[21]㊂提钙过程中涉及很多影响因素,如浸提液以及各项工艺参数温度㊁pH 值㊁搅拌速度等㊂浸提液的选择:使用酸类㊁盐类溶液来促进碱性原料中有效钙的溶解,然后进行固液分离,利用液相进一步生产高纯度的CaCO 3[22]㊂在这一过程中,NH 4Cl㊁NH 4HSO 4㊁甘氨酸㊁柠檬酸等均可以作为浸提液,提高在碳酸化反应的溶液中Ca 2+的可用性,表3总结了不同浸提液的效果㊂表3㊀浸提过程的主要参数[23-26]Table 3㊀Main parameters of the extraction process [23-26]浸提液浓度反应条件钙的转化率文献NH 4Cl 2.5mol /L 室温㊁浸提时间30min㊁pH =892%[23]NH 4HSO 4 1.4mol /L 100ħ㊁3h 接近100%[24]柠檬酸0.08mol /L 室温㊁持续搅拌92%[25]甘氨酸2mol /L 原料粉煤灰㊁室温42%[26]总结近几年的研究[23-30],酸性铵盐(NH 4Cl㊁NH 4HSO 4等)被认为是常见㊁效果优良的浸提液㊂柠檬酸㊁甘氨酸等浸提液在制备过程中能够呈现多重作用:水溶液中的氨基酸可以根据环境的变化灵活地转移质子,甘氨酸在浸提过程中能够促进Ca 2+浸出,在碳酸盐沉淀过程中既利于CO 2吸收又可在晶体生长过程中充当晶型调节剂[26];柠檬酸盐中的柠檬酸根离子对钙离子具有配位作用,可以显著提高电石渣的浸出率,在结晶过程中可以减缓晶体生长并有利于纳米尺度上的沉淀[25]㊂工艺参数的影响:浸提过程中涉及很多影响因素,为探究最佳工艺条件,分别研究了pH 值㊁反应时间㊁NH 4Cl 过量程度这三个影响因素的作用效果㊂在浸提过程中Fe㊁Si㊁Al㊁Mg 的氧化物或氢氧化物是主要的杂质,利用缓冲溶液控制pH >7,此时杂质物质的溶解度小,杂质的影响作用较小[31]㊂如图3(b)所示,随着氯化铵过量程度的增加,Ca 2+提取率呈现先降低后增加的趋势,但都低于不过量时的值,因此一般选择不过量进行实验;如图3(c)所示,随着反应时间的增加,Ca 2+提取率呈现上升趋势,30min 时Ca 2+提取率达到最高值,说明化学反应已完成㊂2.2.2㊀碳化反应比较而言,碳化法更容易对碳酸钙的晶型以及形貌进行控制[5]㊂碳酸钙晶体的产生发生在碳化阶段,通过控制碳化阶段的工艺参数如Ca 2+浓度㊁温度㊁pH 值㊁添加剂等,最终可以得到不同的产品㊂工艺条件的影响:在碳化反应过程中,化学反应㊁成核和生长是同时发生的3个主要步骤[32]㊂因此,在碳化反应过程中改变条件控制这3个步骤,能够得到不同的纳米CaCO 3产品㊂反应物盐(Ca 2+)的初始浓度影响合成CaCO 3颗粒的大小㊁形貌等㊂例如,在乙二醇的存在条件下控制714㊀综合评述人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第52卷Ca2+的添加量,可以使产品颗粒的大小和形态可控㊂Ca2+浓度的差异对体系中的反应有不同的影响,过量的Ca2+减缓颗粒的形成过程,促进CaCO3颗粒的生长,Ca2+少而CO2-3过量时加速反应,促进早期成核,高浓度Ca2+能够形成各向异性菱形和椭球形产品,而低浓度下能形成各向同性球状体[33]㊂图3㊀pH值(a)㊁NH4Cl过量程度(b)㊁反应时间(c)对Ca2+转化率的影响[31]Fig.3㊀pH value(a),excessive degree of NH4Cl(b),leaching time(c)on Ca2+conversion rate[31]温度影响CaCO3沉淀的生成和溶解平衡,成核和生长速率受温度的影响,CaCO3沉淀在水中的溶解度随温度的变化而变化,从而对最终形成晶体的形貌和大小有显著影响㊂Domingo等[34]在45ħ时获得了菱形锐边颗粒,而通过将温度降低至25ħ观察到了偏三角面体颗粒的存在;García Carmona等[35]通过提高温度获得了粒径更大的晶体㊂pH值的作用影响具体表现为水溶液中各离子的平衡,CaCO3在水溶液中的沉淀和溶解涉及不同离子的平衡,H+㊁OH-㊁HCO-3㊁Ca2+和CO2-3的整体平衡可调节pH范围从中酸性到碱性,相关离子之间的平衡可以用各自的方程和平衡常数(K x)来描述[36]㊂可以计算出溶液中所有物种的浓度和反应活性,还可以根据公式(12)估计系统的过饱和状态从而推断晶体类型[37]㊂H++OH-↔H2O(K w)(5)CO2(g)↔CO2(aq)↔H2CO3(aq)(K H)(6)H++CO2-3↔HCO-3(K1)(7)H++HCO-3↔H2CO03(K2)(8)Ca2++CO2-3↔CaCO03(K CaCO3)(9)Ca2++HCO-3↔CaHCO+3(K CaHCO+3)(10)Ca2++OH-↔CaOH+(K CaOH+)(11)S={[a(Ca2+)㊃a(CO2-3)]/(K0sp)}1/2(12)添加剂的影响:不同的添加剂通过进入晶体内部㊁吸附在晶体表面上和改变晶体表面能等方式来影响晶体的生成过程,从而达到可控制备特定产品的目的[38-40]㊂从种类上可分为无机盐类㊁醇类㊁酸类㊁糖类和表㊀第4期丁㊀羽等:电石渣可控制备多晶型㊁多形貌纳米碳酸钙的研究进展715㊀面活性剂类等,表4总结了不同添加剂对获得的CaCO3性能的主要影响㊂表4㊀添加剂对纳米碳酸钙颗粒性能的影响[41-47]Table4㊀Effect of additives on the properties of nano calcium carbonate particles[41-47]添加剂添加剂类型浓度操作条件主要作用参考文献磷酸酸 3.5~10g/L70ħ促进文石形成[41]蔗糖㊁葡萄糖糖 Mg2+存在促进方解石超过文石[42]乙醇醇10%~50%v/v n(NH+4)/n(Ca2+)ȡ1促进球霰石㊁文石形成[43] NH+4无机盐n(NH+4)/n(Ca2+)>1低pH促进球霰石的形成[44] Mg2+无机盐n(Mg2+)/n(Ca2+)>1低pH,温度>30ħ促进文石的形成[45] CTAB阳离子表面活性剂2% 降低粒径,有利于菱形形成[46] SDS阴离子表面活性剂2g/L室温㊁4.9~12.04MPa形成具有粗糙表面的菱形方解石颗粒[47] Tween80非离子表面活性剂2g/L室温㊁4.9~12.04MPa促进纳米粒子聚集成片状[47]㊀㊀注:CTAB为十六烷基三甲基溴化铵;SDS为十二烷基硫酸钠㊂1)酸类添加剂的影响常见的有机酸类添加剂含有羧基,在晶体生长的过程中,羧酸的加入可能与碳酸钙发生强烈吸附作用,羧酸被吸附在晶体的表面上,阻碍了碳酸钙颗粒的进一步生成,从而对晶体的形貌和粒径产生影响[48]㊂而无机酸能够通过发生化学反应影响最终碳酸钙的生成,例如加入无机酸H3PO4时,H3PO4与Ca2+迅速反应形成非常细的针状羟基磷灰石(HAP,最稳定的磷酸钙),在碳化过程中针状HAP作为异质成核剂,有利于文石的形成[49-50]㊂2)糖类添加剂的影响常见的糖类添加剂有蔗糖㊁葡萄糖㊁可溶性淀粉等,含有羟基㊂Ca2+可以与糖类中所含的羟基发生电荷匹配作用,降低CaCO3结晶的成核活化能,促进成核,抑制晶体生长㊂根据徐大瑛等[51]的研究结果,添加糖类添加剂后生成的纳米碳酸钙颗粒均以方解石为主,形状比较规则,具体表现为添加葡萄糖后颗粒边界不够清晰,加入蔗糖后边界清晰但分散性一般,加入可溶性淀粉后粒径明显减少㊂3)醇类添加剂的影响醇类添加剂的加入有利于亚稳态晶型的生成,在50%乙醇的存在下,球形球霰石颗粒与方解石晶体一起出现[43]㊂乙醇对亚稳态球霰石形成的影响可以通过两种机制来解释,乙醇降低了CaCO3的溶解度,最终增加了其过饱和,这促进了动力学有利的球霰石相的产生,而不是热力学有利的方解石;另一种机制与Ca2+和CO2-3的相互作用有关,与水相比,Ca2+与乙醇的相互作用较弱,这有利于亚稳态球霰石的形成[52]㊂4)无机盐类添加剂的影响在碳酸钙生成过程中添加氨,NH+4能够提供碱性环境使反应混合物产生高过饱和度和成核率,有利于亚稳态球霰石的沉淀㊂此外,NH+4能够在吸收二氧化碳的过程中产生氨基甲酸盐来稳定球霰石颗粒[43-44]㊂Mg2+可以取代方解石中的Ca2+并结合到Mg-方解石的晶格中,由此产生的晶格畸变导致结构不稳定,Mg-方解石的溶解度增加,Ca2+在溶液中含量增加成为过饱和溶液,有利于文石的形成[42]㊂5)表面活性剂类添加剂的影响表面活性剂可能与特定的晶面发生特异性结合,在碳酸钙可控制备的过程中表现出显著的优势㊂SDS的烷基链带负电荷,可以吸附到CaCO3的正电荷面上,有利于形成表面粗糙的立方CaCO3颗粒;添加CTAB 对颗粒形态影响较小,这是由于带正电荷的烷基链和Ca2+之间的静电排斥作用使得它很难吸附到CaCO3的表面上;Tween80作为一种非离子表面活性剂能够优先吸附在中性面上,最终形成片状形貌[47]㊂尽管对CaCO3的多晶型㊁形貌和尺寸分布的控制已经成为许多学术研究的焦点,但是对CaCO3结晶的相关理论理解以及对实际技术的应用仍然存在挑战,下文将从碳酸钙结晶过程以及动力学㊁热力学方面来深入探讨相关调控理论机制㊂3㊀结晶调控理论为了可控合成纳米碳酸钙,可以选择不同的制备方法以及添加剂,通过不断调整实验参数来控制结晶过程,最终得到特定晶型和形貌的碳酸钙产品㊂因此,了解碳酸钙的结晶生长过程是十分重要的㊂结晶过程实716㊀综合评述人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第52卷际上受热力学和动力学的共同控制,因此动力学和热力学是控制结晶的理论基础,通过对基础规律的研究进一步认识调控的机理,最终实现晶型和形貌的调控[53]㊂3.1㊀碳酸钙结晶过程要实现对碳酸钙晶体的结晶调控,首先要明确结晶过程的各个阶段,以及各个阶段对产物晶型㊁形貌的影响㊂一般来说,结晶过程包括了竞争成核和晶体生长㊂碳酸钙是研究结晶矿物成核和结晶的一个重要模型体系,图4为碳酸钙的两种结晶路线㊂碳酸钙成核阶段的理论可分为经典成核理论和新型成核理论,经典成核理论基础源于热力学基本定律,溶液中的分子在热运动作用下发生相互碰撞,生成具有临界尺寸的晶核前体,这些晶核继续生长为最终晶体㊂而新型理论认为在结晶过程中先形成预成核离子团簇,预成核离子团簇PNCs 聚集进一步形成无定形碳酸钙(amorphous calcium carbonate,ACC)前驱体,最后ACC 转化成为矿物晶体[54]㊂晶体生长阶段的理论可以分为平衡生长理论和晶面生长理论㊂晶体的平衡态理论认为,晶体最终会生长为稳定㊁平衡的形态,而一个晶体上所有晶面的表面能之和最小的晶体形态是最稳定的,因此在晶体生长过程中趋向于使体系的表面能最小;晶面生长理论主要讨论界面处的作用,目前存在几种典型模型用以解释晶面生长的过程㊂层生长模型认为从某一晶面开始生长,长满一层开始循环层列生长过程;螺旋生长模型认为各晶体层的生长同时进行,实际晶体表面产生的错位㊁缺陷成为倾斜螺旋生长起点;负离子配体生长基元模型可以用来解释许多同质异构体晶体的形成,生长环境的差异导致晶体生长基元的维度或结构产生不同,最终导致不同形态晶体的生成[55]㊂图4㊀碳酸钙结晶路线图[54]Fig.4㊀Calcium carbonate crystallization roadmap [54]3.2㊀动力学、热力学对结晶控制的影响碳酸钙晶体在热力学和动力学驱动下的结晶路径如图5所示,其中A 表示碳酸钙在热力学控制下的结晶路径,热力学研究物质变化过程的能量效应及反应的方向和限度,即有关平衡的规律,热力学决定了结晶的终态,是一个状态函数;B 表示在动力学控制下的结晶路径,动力学研究反应速率以及实现反应过程的具体步骤,动力学决定了亚稳态相向稳态相转化的方式和速率,是一个过程函数[56]㊂图5㊀热力学和动力学驱动下的结晶路径示意图[57]Fig.5㊀Schematic diagram of crystallization pathways driven by thermodynamics and kinetics [57]在碳化反应过程中,成核过程是控制晶型的关键步骤㊂在经典成核理论中将晶核形成能表示为体自由能和表面能两项,可以定量地表征成核速率随过饱和比或温度的变化规律,不同晶型的可控制备可能取决于过饱和度[55]㊂在新型成核理论中,只有当初始过饱和度很高时,热力学亚稳相ACC 才可能会产生,这一现象满足奥斯特瓦尔德阶段规则,亚稳相的形成通常在较高的过饱和度时获得,在动力学上是有利的,并先于热力学稳定相的形成[10]㊂含有羧基㊁羟基等不同官能团的添加剂能够诱导亚稳态多晶相的优先形成,有利于多晶型的制备[58]㊂晶体生长过程对形貌的影响较大,过饱和度低时,晶体的生长方式通常为螺旋生长;提高过饱和度时,层㊀第4期丁㊀羽等:电石渣可控制备多晶型㊁多形貌纳米碳酸钙的研究进展717㊀状生长方式逐渐占据主导地位;而在高饱和度的溶液中晶体表现为活性位点多的枝状生长方式[55]㊂溶液体系中的过饱和度差异使晶体中各个晶面的生长速率不同,而低表面能的晶面由于生长速度慢㊁晶面大的优势能够得到优先表达,从而导致晶体最终形貌的不同[59]㊂添加剂除了对晶型产生决定性的作用以外,还会在晶体生长过程中影响不同表面的表面能,从而对晶体的形貌起到一定的调控作用[60]㊂4㊀结语与展望本文综述了电石渣制备纳米碳酸钙的方法和结晶调控的研究进展,具体总结如下:对比分析不同体系下的制备方法,碳化法合成纳米碳酸钙是简便㊁环保和可控的方法,在工业上也得到广泛应用,被研究最多;在预处理过程中,酸性铵盐浸提能够获得较高的Ca2+转化率,具有巨大的发展潜力,并且通过浸提工艺的优化可以进一步提高转化率,在碳化反应过程中,工艺参数主要影响晶体的形貌和粒径,添加剂对晶型㊁形貌的影响较大;从热力学和动力学的角度出发,改变成核过程中的过饱和度有利于实现内部晶体结构调控,改变晶体生长方式能够实现晶体外部形貌调控㊂综合电石渣可控制备纳米碳酸钙的研究进展,提出以下几点展望:在制备方法的选择方面,大多数研究处于实验室阶段,有待产业化推广;选择电石渣等固体废弃物制备碳酸钙产品,与传统的原料石灰石相比,成分较为复杂,需要全面考虑杂质的去除和Ca2+的提取;如何有效控制纳米碳酸钙粒子的晶型㊁形貌等性质,目前还没有形成成熟的理论,需深入了解结晶学相关理论及各种影响因素的内在逻辑,实现调控碳酸钙结构的目标㊂参考文献[1]㊀CHENG J,ZHOU J H,LIU J Z,et al.Physicochemical characterizations and desulfurization properties in coal combustion of three calcium andsodium industrial wastes[J].Energy&Fuels,2009,23(5):2506-2516.[2]㊀李彦鑫,张金山,曹永丹,等.电石渣的理化性质表征及其应用研究[J].无机盐工业,2018,50(4):49-52.LI Y X,ZHANG J S,CAO Y D,et al.Characterization of physiochemical property of carbide slag and its application study[J].Inorganic Chemicals Industry,2018,50(4):49-52(in Chinese).[3]㊀YANG H,CAO J W,WANG Z,et al.Discovery of impurities existing state in carbide slag by chemical dissociation[J].International Journal ofMineral Processing,2014,130:66-73.[4]㊀董永刚,曹建新,刘㊀飞,等.电石渣理化性质的分析与表征[J].环境科学与技术,2008,31(9):95-98.DONG Y G,CAO J X,LIU F,et al.Analysis and characterization of physiochemical property of carbide slag[J].Environmental Science& Technology,2008,31(9):95-98(in Chinese).[5]㊀孔祥波.超微细无定形碳酸钙粉体的制备㊁改性及其应用[D].厦门:厦门大学,2017.KONG X B.The preparation,modification of superfine amorphous calcium carbonate and its application[D].Xiamen:Xiamen University,2017 (in Chinese).[6]㊀冯文华.纳米碳酸钙制备新工艺研究[D].上海:华东理工大学,2015.FENG W H.Study on preparing new technology for nano calcium carbonate[D].Shanghai:East China University of Science and Technology, 2015(in Chinese).[7]㊀郭琳琳,范小振,张文育,等.电石渣制备高附加值碳酸钙的研究进展[J].化工进展,2017,36(1):364-371.GUO L L,FAN X Z,ZHANG W Y,et al.Research progress on preparation of calcium carbonate with carbide slag[J].Chemical Industry and Engineering Progress,2017,36(1):364-371(in Chinese).[8]㊀王倩倩.碳酸钙矿物的晶型调控试验研究[D].包头:内蒙古科技大学,2020.WANG Q Q.Study on crystal regulation of calcium carbonate mineral[D].Baotou:Inner Mongolia University of Science&Technology,2020 (in Chinese).[9]㊀NIU Y Q,LIU J H,AYMONIER C,et al.Calcium carbonate:controlled synthesis,surface functionalization,and nanostructured materials[J].Chemical Society Reviews,2022,51(18):7883-7943.[10]㊀CHONG K Y,CHIA C H,ZAKARIA S,et al.Vaterite calcium carbonate for the adsorption of Congo red from aqueous solutions[J].Journal ofEnvironmental Chemical Engineering,2014,2(4):2156-2161.[11]㊀石㊀闯.利用电石渣制备超细活性碳酸钙的技术与机理[D].北京:中国地质大学(北京),2016.SHI C.Thetechnology and mechanism of the preparation of superfine active calcium carbonate by using carbide slag[D].Beijing:China University of Geosciences,2016(in Chinese).[12]㊀马蓝宇.碳酸钙微粒的形貌控制与应用[D].柳州:广西科技大学,2017.。
TB2017.0427-电石渣制备碳酸钙的研究及应用
电石渣制备碳酸钙的研究及应用王洪富，高进华，卞会涛，徐勤政，张宗彩摘要：以电石渣为原料通过液-液相反应制备碳酸钙，研究了制备碳酸钙的基本原理。
研究表明通过液-液相反应制备的碳酸钙符合HG/T21776-1996行业标准中的指标要求，其主含量碳酸钙为50.2%，pH值为9.0，盐酸不溶物含量为0.13%，105℃下挥发物含量为0.65%，白度为84度。
关键词：电石渣；碳化反应；预处理；基本原理；工艺流程；Preparation and application of calcium carbonate from carbide slag WANG Hongfu 2，GAO Jinhua2，BIAN Huitao 2，XU Qinzheng 1，ZHANG ZongcaiAbstract: In this paper, carbide slag as raw material through the liquid - liquid calcium carbonate was prepared to study the basic principles of preparation of calcium carbonate. The results shows that through the liquid - liquid-phase reaction of calcium carbonate prepared in line with industry standards HG/T21776-1996 of the indicator, the main content of 50.2, pH 9.0, hydrochloric acid insoluble content of 0.13%, 105 ℃ volatile matter content of the next 0.65%, white 84 degrees. Keywords: carbide slag； carbonation reaction； pretreatment； the basic principles of； process ；电石渣是生产乙炔后的废渣[1]。
电石渣分析报告
电石渣分析报告1. 引言本报告旨在对电石渣进行全面的分析，包括其成分、性质、应用领域等方面的介绍。
电石渣是一种由石灰石经过高温煅烧产生的副产品，具有广泛的应用价值。
本报告将通过对电石渣的分析，进一步了解其在工业生产中的作用。
2. 电石渣的成分电石渣主要由氧化钙（CaO）、氧化镁（MgO）、氧化铁（Fe2O3）等无机物组成。
其中，氧化钙是电石渣的主要成分，占总质量的大部分。
氧化镁和氧化铁的含量相对较低，但在一些特定应用中具有重要作用。
3. 电石渣的性质3.1 物理性质电石渣呈灰白色或灰黄色，外观呈颗粒状或块状。
其比表面积较大，颗粒间存在较多的孔隙。
电石渣具有一定的吸湿性，能迅速吸湿并与水反应生成氢氧化钙。
3.2 化学性质电石渣具有较强的碱性，能与酸反应产生盐和水。
由于电石渣中的氧化钙含量高，其碱性较强。
此外，电石渣中还含有少量的氧化镁和氧化铁，这些成分使得电石渣在一些特定的应用领域中具有特殊的化学性质。
4. 电石渣的应用电石渣在多个领域具有广泛的应用价值，以下将对其主要应用进行介绍。
4.1 建筑材料由于电石渣具有一定的粘结性和抗压性能，可以作为建筑材料的添加剂。
添加适量的电石渣可以提高混凝土的强度和耐久性，延长建筑物的使用寿命。
4.2 环境修复电石渣作为一种含有钙、镁等元素的无机材料，可以用于土壤酸化修复。
在酸性土壤中添加电石渣可以中和土壤酸性，提高土壤的肥力和适宜性。
4.3 冶金工业电石渣中含有一定量的氧化铁和氧化镁，这些成分在冶金工业中具有重要的应用。
氧化铁可以用于制备铁合金和磁性材料，而氧化镁则可以用于制备耐火材料和保温材料。
4.4 其他应用除了以上应用领域，电石渣还可以用于制备氢氧化钙、硅酸钙和硅酸镁等化学品。
此外，电石渣还可以用作玻璃、陶瓷和搪瓷的原料，具有一定的经济效益。
5. 总结本报告对电石渣进行了全面的分析和介绍。
根据对电石渣成分、性质和应用的研究，可以得出电石渣具有较高的碱性、吸湿性和多样化的应用价值。
利用电石渣制备纳米碳酸钙研究报告
利用电石渣制备纳M碳酸钙的研究学科专业:研究方向:导师:研究生:化学工艺超细颗粒流态化、改性与制王晓芳中国·贵州·贵阳2006年6月目录摘要...................................................................................……。
..............................................……!第一章绪论 (3)1.1电石渣概述............，........................................................................，. (3)1.1.1电石渣的基本性质...............................，............，. (3)1.1.2目前电石渣的一般应用 (3)1.1.3利用电石渣制备纳M碳酸钙 (4)1.2纳M碳酸钙的简况..............................................……，................·······························一51.3纳M碳酸钙的特点...................。
..................，.....，........................................................一5 1.4纳M的生产方法. (6)1.4.1苏尔维法....................。
以电石渣[主要成分ca(oh)2,含少量sio2等杂质]为原料制备纳米碳酸钙的一种工艺流程
![以电石渣[主要成分ca(oh)2,含少量sio2等杂质]为原料制备纳米碳酸钙的一种工艺流程](https://img.taocdn.com/s3/m/9211fc4d11a6f524ccbff121dd36a32d7275c700.png)
以电石渣[主要成分ca(oh)2,含少量sio2等杂质]为原料制备纳米碳酸钙的一种工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!纳米碳酸钙因其独特的物理化学性质，在许多领域有着广泛的应用，如塑料、橡胶、涂料、油墨等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电石渣制备多孔硅酸钙实验研究
周金华;伍泽广;易重庆;唐凯永;杨静
【摘要】以电石渣、水玻璃为原料,采用水热合成工艺制备多孔硅酸钙,考察了电石渣活化温度、石灰乳的消化时间、水热合成条件等因素对多孔硅酸钙的影响.研究发现,最佳的工艺条件为:电石渣煅烧活化温度950℃,消化时间2h,按照钙硅比(CaO/SiO2) 1.0、反应温度105℃、搅拌速度800 r/min的进行水热合成反应.利用电石渣制备多孔硅酸钙为电石渣的综合利用开辟了新的思路.
【期刊名称】《矿业工程研究》
【年(卷),期】2016(031)004
【总页数】4页(P66-69)
【关键词】电石渣;多孔硅酸钙;水热合成
【作者】周金华;伍泽广;易重庆;唐凯永;杨静
【作者单位】湖南省湘维有限公司,湖南怀化419323;湖南科技大学化学化工学院,湖南湘潭411201;湖南省湘维有限公司,湖南怀化419323;湖南科技大学化学化工学院,湖南湘潭411201;湖南科技大学化学化工学院,湖南湘潭411201
【正文语种】中文
【中图分类】TQ132.3
电石渣是水解电石生产乙炔系列产品过程中产生的废渣，其主要成分为氢氧化钙，含有少量硫化氢、乙炔气等杂质.我国电石年产量超过2 000×104 t，若按每消耗1 t电石将会产生1.2 t电石渣计算，每年产生的电石渣超过2 400×104 t，已经
成为我国主要工业固体废弃物之一[1-5].目前，电石渣的开发利用方向仍以生产水泥、生石灰、砌块等建筑材料为主，且利用率尚不足30%[5-7].电石渣的长期堆存，不仅占用大量土地资源，还易对土壤、大气和水资源等造成环境污染.电石渣资源
的高效合理开发利用已成为我国亟待解决的问题[8].
多孔硅酸钙是一种新的白色、硬质无机硅酸盐材料，其化学式为：CaO·mSiO2·nH2O，无毒无味，不溶于水、酒精和碱，溶于酸.由于具有密度小、孔隙率高、导热系数小、比表面积高和吸附性强等特点，多孔硅酸钙被广泛应用于医药、化工、造纸、橡胶、塑料和环保等领域[9-15].多孔硅酸钙的制备方法包括
微乳法、水热合成、溶胶-凝胶法等，硅质原料为硅藻土、水玻璃、石英等，而钙
质原料主要为石灰石[16-18].以电石渣为钙质原料制备多孔硅酸钙原料易得，成本低廉，既可以减少石灰石自然资源的消耗，又能够为电石渣的综合利用创造有效途径，提高产品的附加值.
1.1 实验原料和仪器
电石渣原料由湖南省湘维有限公司提供，其主要化学成分见表1.水玻璃
(Na2SiO3·9H2O，分析纯)、盐酸(HCl分析纯)、均为市售，去离子水自制.SX-
G03162型节能箱式电炉(天津中环电炉股份有限公司)，额定工作温度为1
600 ℃.HH-2型数显恒温水浴锅(金坛市实验仪器厂).101-1型电热鼓风干燥箱(湘
潭仪器仪表有限公司)．
1.2 实验过程
首先将经高温煅烧后的电石渣自然冷却，用80～100 ℃的热水进行消化反应一段
时间制备石灰乳；石灰乳进行过筛除杂后与模数为1.0的硅酸钠溶液按照一定的钙硅比、温度及搅拌条件下在水浴锅内进行水热合成反应，水热反应完成后的产物经过滤、洗涤、干燥即得多孔硅酸钙产品.
1.3 表征方法
多孔硅酸钙的形貌采用日立SU8010型场发射扫描电子显微镜进行表征，粒径采
用马尔文仪器有限公司的Mastersizer 3000型激光粒度仪进行表征.采用瑞士ARLADVANT’XP+型X射线荧光光谱分析仪分析电石渣和多孔硅酸钙的化学组分.按照YB/T105-2005《冶金石灰物理检验方法》标准，利用盐酸滴定法测定电
石渣的活性度.
2.1 电石渣的煅烧温度对活性度影响
将电石渣经过不同高温煅烧1 h后，按照YB/T105-2005《冶金石灰物理检验方法》对其活性度进行分析，发现电石渣经过煅烧的温度不同，其活性度也各不相同：电石渣经800，850，900，950，1 000 ℃煅烧后，其活性度分别为364，368，370，374，354 mL.由此可见电石渣的最佳煅烧活化温度为950 ℃.
2.2 电石渣制备石灰乳消化时间对硅酸钙颗粒粒度分布的影响
电石渣经950 ℃煅烧活化后，制备石灰乳的消化时间与多孔硅酸钙粒度的变化规
律见图1.从图1中可以看出，随着时间的逐步增加，多孔硅酸钙的粒度D97，
D90等级呈先降低后逐步增加的趋势，D50等级则变化不大.产生上述现象原因可能是由于消化时间太短，电石渣煅烧活化后的化乳不充分颗粒太粗；而消化时间太长生成的石灰乳颗粒容易团聚，使得制备的多孔硅酸钙粒度较大.因此，电石渣活
化后，制备石灰乳的消化反应时间应当控制在2 h以内.
2.3 水热反应温度对多孔硅酸钙颗粒粒度的影响
图2为多孔硅酸钙的粒度随着水热合成温度变化关系图.从图2可以看出，当合成
多孔硅酸钙温度从70 ℃升温到90 ℃时，硅酸钙产品的粒度逐渐增加，到90 ℃
为最高，当90 ℃升温至105 ℃时粒度分布开始下降，粒度变小.反应温度在105 ℃时硅酸钙的粒度最小且分布较均匀，因此多孔硅酸钙水热合成过程中温度保持在105 ℃时最佳.
2.4 水热合成过程中搅拌转速对硅酸钙颗粒的影响
多孔硅酸钙水热合成过程中搅拌速度对多孔硅酸钙颗粒的影响见表2. 从表2可以
看出，随着反应搅拌转速的增加，则硅酸钙颗粒粒度逐步变小，含水率逐步降低，堆积密度呈逐步增加的趋势.在实验过程中还发现，搅拌速度增加的同时，多孔硅
酸钙的产率呈现下降的趋势，因此，水热合成过程中的搅拌速度控制在800 r/min 比较适宜.
2.5 钙硅比(Ca/Si)对硅酸钙形貌的影响
将石灰乳和硅酸钠按照不同钙硅比(Ca/Si)水热合成制备多孔硅酸钙形貌的扫描电
镜分析图谱见图3.从图3a和图3b可以看出，当水热合成硅酸钙的石灰乳和硅酸
钠溶液的钙硅比为0.6和0.8时，多孔硅酸钙的微孔比较小且不均匀，颗粒形貌不完整；钙硅比为1.0时，硅酸钙的微观孔隙发育最好且均匀，因此在制备硅酸钙时，石灰乳和硅酸钠的配比建议控制在1.0为宜.
以电石渣为原料，经过高温煅烧活化后，采用水热合成工艺可以制备出多孔硅酸钙，最佳工艺条件：电石渣的煅烧活化温度为950 ℃，制成石灰乳的消化时间为2 h，水热合成的温度、钙硅比、搅拌速度分别为105 ℃，1.0，800 r/min.
【相关文献】
[1] 王慧青,童继红,沈立平.电石渣的资源化利用途径[J].化工生产与技术，2007，14(1)：47-51.
[2] 邵丹娜,刘学敏,姚娜,等.电石渣资源化利用分析[J].中国资源综合利用，2013，31(3)：30-34.
[3] 邓琪,王琪,黄启飞,等.层次分析法评价电石渣资源化利用途径的研究[J].现代化工,2010,30(2):85-90.
[4] 卢忠远,康明,姜彩荣,等.利用电石渣制备多种晶形碳酸钙的研究[J].环境科学,2006,27(4):775-779.
[5] 刘飞,曾令可,曹立新,等.基于电石渣的硬硅钙石晶须的制备与表征[J].人工晶体学
报,2010,39(2):416-421.
[6] 刘春英.工业废弃物——电石渣的国内现状及其资源化方向[J].水泥技术,2006(6):60-62.
[7] 包先法.电石渣生产水泥熟料的工艺[J].中国氯碱,2006(12):35-40.
[8] 钟永铎，胡艳刚，钟永金.电石渣干法制水泥技术在聚氯乙烯行业中的应用[J].中国氯
碱,2016(6):18-20.
[9] 马林.利用电石渣生产水泥的研究[J].中国水泥,2009(3):72-74.
[10] 孙俊民,王成海,张战军,等.多孔硅酸钙作为造纸功能性填料的助留作用研究[J].中国造
纸,2014,33(9):1-5.
[11] 郑俊,马露露,刘宝河.多孔硅酸钙滤料吸附床除磷试验研究[J].环境污染与防治,2013,35(8):28-32.
[12] 林开利,常江,汪正.多孔硅酸钙生物陶瓷的制备及体外活性和降解性研究[J].无机材料学
报,2005,20(3):692-698.
[13] 唐鑫,惠岚峰,刘忠,等.新型硅酸钙填料对涂布阻燃纸性能影响的研究[J].中华纸
业,2014,35(2):24-27.
[14] 孙德文,宋宝祥,王成海,等.合成硅酸钙特性及其在造纸废水处理中的应用[J].纸和造纸，2011,30(6):52-54.
[15] 刘钦甫,张士龙,孙俊民,等.活性硅酸钙填充丁苯橡胶复合材料性能研究[J].湖南科技大学学报(自然科学报),2013,28(2):95-101.
[16] 胡长文,李会峰,任玲,等.微乳法制备纳米硅酸钙[J].北京理工大学学报,2006,26(4):261-263.
[17] 朱宏扬,尹光福,吴江,等.溶胶-凝胶法制备硅酸钙及其体外生物活性的研究[J].生物医学工程研究,2008,27(1):9-12.
[18] 彭小琴,赵会星,蒋小花,等.水化硅酸钙超细粉体制备及表面改性[J].硅酸盐学
报,2008,36(S1):176-177.。