當下，輕質碳酸鈣整體已進入發展平臺期，產品升級、技術革新、節能降耗將成為行業發展的方向。生產輕質碳酸鈣的過程中，存在工業氧化鈣的生產能耗、污染較大的情況，河北等北方地區目前已采取加強現存石灰生產企業整合、淘汰落后產能企業以及強化環保整治等措施。為相應國家綠色可持續發展的號召，這里小編為大家介紹幾種目前關注度較高的制備納米碳酸鈣的綠色原料及制備方法。

1、鉛鋅尾礦

鉛鋅是極其重要的工業金屬，它們主要來源于礦山生產，礦山的主要鉛鋅富集方式為浮選，在浮選富集之后會產生大量尾礦。目前世界上鉛鋅尾礦主要處理方式為堆存，中國2020年鉛鋅尾礦的排放量為4202萬噸，可見我國鉛鋅尾礦排放量極大，隨著鉛鋅礦資源開發利用，未來對低品位礦石的利用會更多，尾礦排放量必然會進一步增加。這些被大量堆存的鉛鋅尾礦不僅占用大量的土地、污染環境，還會危害人們的健康。為此國家出臺了一系列政策以促進尾礦利用、減少尾礦排放，以促進綠色礦山可持續發展。

大部分鉛鋅尾礦的主要成分為CaO和SiO₂，其中Ca含量為20%-30%不等，主要以方解石礦物存在，如果將鉛鋅尾礦中的鈣用于生產輕質碳酸鈣，每噸鉛鋅尾礦能生產出0.5t-0.75t高價值輕質碳酸鈣。除了鉛鋅尾礦，大部分的尾礦的主要成分均為CaO、SiO₂等，故其他尾礦也可以進行開發、利用處理以更好的解決尾礦堆積問題。

鉛鋅尾礦化學成分表

鼓泡碳化法：對鉛鋅尾礦進行焙燒預處理后，通過NH₄Cl選擇性浸出Ca²⁺，再使用鼓泡碳化法制備輕質碳酸鈣以完成鉛鋅尾礦的價值轉化。使用NH₄Cl為浸出劑，能有效避免Fe³⁺、Mg²⁺等離子浸出，能夠簡化后續的碳化工藝，使制備輕質碳酸鈣的流程簡短，易于操作。經焙燒浸出的浸出渣可用于制備水泥，以實現鉛鋅尾礦零排放。

鉛鋅尾礦生產輕質碳酸鈣工藝流程圖

2、電石渣

電石渣是一種工業生產聚氯乙烯（PVC）和乙炔的電石水解廢料，每生產1t電石會產生含固量約12%的電石渣漿，即產生1.2t干基電石渣。我國是世界上最大的電石生產和消費國，2020年我國電石渣年產量為3250萬t，目前累計堆存量已超過1億噸。

電石渣化學成分

電石渣的主要成分為Ca(OH)₂，此外還包含少量的SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO等雜質。電石渣的粒度很細，幾乎不需要研磨，便能滿足水泥生產的要求，故電石渣可以作為原料生產水泥、建筑砌塊等建筑材料。其出色的抗水性、SO₂吸收作用，使其還可作防水涂料的主要填料、脫硫劑。可以說電石渣在化工領域的應用是十分廣泛的。但因為生產的量大，所以運輸成本非常高，如果就地堆放可能會污染堆放場地附近的水資源，干燥后會產生粉塵污染大氣。它的堿度和含水量較高，同時含有一些難以處理的乙炔氣等有害組分。基于以上原因導致電石渣不適合在相關產業大規模應用。電石渣需通過分選等方法進行預處理，將有害物質和雜質組分分離，以提高電石渣綜合利用率。所以電石渣是我國清潔生產和資源可持續利用的難點和重點。

綠色納米碳酸鈣制備法流程圖

綠色納米碳酸鈣制備法：以電石渣為原料生產綠色納米鈣須采用復合碳化反應，才能有效的將粒徑大小控制在納米級，通過添加蔗糖聚丙烯酸鈉復配晶形控制劑和分散劑來調控碳酸鈣形貌和改善分散性，防止碳酸鈣粒子的團聚并制得納米碳酸鈣，最后經過濾洗滌、干燥磨粉才能得到綠色納米鈣。母液可以循環用于浸取反應。運用這種方法制備納米碳酸鈣產生的碳排放量僅為傳統納米鈣的46.2%，低于傳統輕鈣的碳排放量，屬于綠色低碳納米碳酸鈣。

煙氣道生產納米碳酸鈣流程圖

煙氣道法：一定粒度的電石渣在以天然氣為燃料的氣燒窯中煅燒生成石灰，煅燒溫度為900-1000℃。煅燒制備的石灰從窯一端卸出，經槽式消化機加水消化制成石灰乳，再經三級精制儲存一定時間，加水調至一定濃度石灰乳待碳化用。調濃后的石灰乳經上塔槽加入一定量助劑，攪拌均勻后打入碳化塔，同塔底進入窯氣中的CO₂進行反應，在助劑調節和控制下生成針形納米級碳酸鈣，最后經活化處理、壓濾脫水、帶式干燥烘干、粉碎分級、包裝制取納米級碳酸鈣。這種方法實現了在較高石灰乳濃度和高碳化反應溫度下制備納米碳酸鈣，不需冷凍裝置，與現有納米碳酸鈣生產方法相比，能耗大幅度降低。采用塔式設備進行碳化反應，反應強度大，特別適合于大型化和現有輕鈣企業的改造，對于現有輕鈣生產工藝的改造，僅更換新型碳化塔、過濾及干燥設備，即可滿足生產。新建10kt/a納米級針狀碳酸鈣廠，與現有納米碳酸鈣生產方法相比，投資可節省40%-80%。

3、磷石膏

磷石膏（PG）是磷礦與硫酸反應生產濕法磷酸工藝過程中產生的一種富鈣廢渣。每生產1t磷酸副產約5t磷石膏。目前，全球磷石膏存量已達60億噸，并以每年2億噸的速度增加。中國是世界上最大的磷肥生產國，也是最大的磷石膏生產國。在全球磷石膏2億產量中，中國產出量為8000萬噸。因為大部分的磷石膏處于露天儲存狀態，其中含有多種有害雜質，肆意排放或長期累積會造成附近水資源被污染，從而使環境問題日益嚴峻。

磷石膏的主要成分為CaSO₄·2H₂O，含有磷、氟、鎂、鐵等少量雜質。磷石膏呈彌散細粒，白度約為30%-55%，主要以板晶、多晶、密晶和針狀晶的形式存在。磷石膏的物理應用方向主要有水泥緩凝劑、建筑材料、鋪路材料、土壤改性等，但綜合利用率不到40%。化學利用方面，主要是制備水泥、碳酸鈣、硫酸銨、硫化鈣等方向，但綜合利用率占比不高，其原因在于磷石膏中的雜質較多，影響生產過程效率以及產品品質。因此，想要實現磷石膏的高效利用和工業化，需要對其中的雜質進行脫除并提高磷石膏利用附加值。

磷石膏的成分

當前磷石膏中雜質處理方法主要包括物理法、熱處理法和化學法。我們將在這三類處理方法中分別介紹其中處理較為廣泛的方法。

（1）洗滌法：物理法中，通過洗滌除雜是最簡便的。將磷石膏和工藝水攪拌后進行固液分離操作，可以去除磷石膏中大部分可溶性雜質。但為了避免環境污染，洗滌后的污水必須經過處理才能排放或再利用，否則會造成二次污染。洗滌法除雜方式操作簡單，通過破壞磷石膏表面與雜質間的相互作用力可去除大量可溶性雜質。但是工藝投資大，能耗高，需要解決二次污染問題，并且無法去除不溶性雜質如二氧化硅、共晶磷等雜質。

洗滌法流程圖

（2）熱處理法：通過對磷石膏高溫煅燒，將可溶性磷、共晶磷等雜質轉化為惰性焦磷酸鹽，有機雜質則往往在高溫作用下揮發，由此去除一些易揮發或易反應的雜質。采用傳統的加熱方法時，溫度需要達到800℃才能消除無機物的影響，此時磷石膏中共晶磷含量為0，因此這種方法適合于含大量有機物和共晶磷的磷石膏進行除雜。但傳統加熱方法能耗成本大，應用會非常有限，故衍生出微波加熱的方式，微波加熱具有快速、均勻、靈敏的優點。可以用于多種磷石膏除雜工藝的強化，有非常廣闊的應用前景。

（3）相轉移法：利用相轉移劑對磷石膏進行鹽溶的過程，由于相轉移劑的存在，磷石膏中的鈣元素逐漸溶出，由固相轉移至液相，再對漿液進行過濾，實現相的轉移和雜質的脫除。相較于其他除雜方式，相轉移法的產品純度會更加高，它對鈣離子的轉移效果較為聚集，對雜質的脫除較為徹底；相轉移法工藝較為簡單，對設備要求更低、能耗更少；相轉移劑還可以多次循環使用，非常的環保高效。

磷石膏碳化法制備納米碳酸鈣流程圖

碳化法：將磷石膏、Na₂Y溶液放入反應器中，恒溫水浴攪拌反應10分鐘，過濾除不溶性雜質。再恒溫水浴攪拌陳化120分鐘，過濾得到CaY沉淀。濾液可返回相轉移反應步驟重復使用。CaY沉淀中加入一定量去離子水、NaOH、晶型控制劑，在一定溫度下攪拌通入CO₂至pH值為7.5。后過濾、洗滌、干燥得到粉末納米碳酸鈣。

總結

使用含鈣固廢不僅可以有效的控制其對生態環境的污染，還可以有效的幫助我們減少能耗，發現更多的新型生產原料，使我們國家的工業化生產能夠可持續發展。如果有什么建議和想法，歡迎在評論區留言討論哦！

參考文獻：

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