具有微纳结构的多孔球形氧化钙粉体及其制备方法、应用

本发明涉及氧化钙制备领域，具体来讲，涉及一种具有微纳结构的多孔球形氧化钙粉体及其制备方法、应用。

背景技术：

1、氧化钙是一种无机化合物，它的化学式是cao，俗名生石灰。氧化钙制品具有吸附性好、高温性能好、抗碱性炉渣侵蚀强和可净化高温熔体等优点，在食品干燥、贵金属冶炼等冶金行业得到广泛应用。而球形氧化钙由于其特有的高强度、高耐磨性以及吸水后不易破裂等特性可替代3a分子筛，在中空玻璃中使用；还可以替代活性炭、分子筛、硅胶、活性氧化铝用于工业气体的干燥和净化领域。

2、现有氧化钙的制备主要是将大理石、石灰石等天然矿物经过煅烧、粉碎、筛分得到形状不规则的氧化钙颗粒物，这种氧化钙颗粒物大都为大的块状，需要再进行研磨分散，具有生成的氧化钙颗粒不均匀，容易团聚等缺陷；另外通过大理石、石灰石煅烧生产的氧化钙颗粒由于形状不规则，强度低，在使用过程中容易破损，吸水后容易发热、碎裂、粉化，不适合在中空玻璃干燥、工业气体净化等高端领域使用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种具有微纳结构的多孔球形氧化钙粉体的制备方法。

3、所述方法可包括步骤：(1)使钙基原料与氯化铵溶液混合并发生浸出反应，反应后分离出浸出液；(2)向浸出液中加入氨水并通入co2气体，在预设温度下发生矿化反应，反应后分离出滤饼，将滤饼进行清洗和烘干，得到碳酸钙基体；(3)将碳酸钙基体进行焙烧，获得所述氧化钙粉体。

4、可选择地，所述钙基原料可包括：工业副产石膏、电解锰渣、天然石膏、天然石膏尾矿、天然硬石膏、天然硬石膏尾矿、钢渣、电石渣和黄磷渣中的至少一种。

5、可选择地，所述钙基原料和氯化铵溶液的固液比可以为1：30～60g/ml，氯化铵溶液的浓度可以为2～5mol/l。

6、可选择地，所述步骤(1)中浸出反应的温度可以为室温～60℃，时间可以为5～60min，所述反应时进行转动摇晃，转速可以为60～240转/min。

7、可选择地，所述步骤(1)在分离出浸出液时，还得到了浸出渣；所述方法还可包括：将浸出渣进行清洗和烘干，然后检测钙离子的含量，在含量≥0.5％的情况下，将浸出渣返回步骤(1)作为原料进入浸出反应。

8、可选择地，所述方法还包括：检测浸出液中钙离子的浓度是否在0.1～0.4g/100ml范围内，若不在该范围，则利用氯化钙或水调节浸出液中钙离子的浓度。氯化钙可以包括分析纯氯化钙，水可以包括去离子水。

9、可选择地，所述浸出液与氨水的体积比可以为400：5～30，所述co2气体的通入量可以为30～300ml/min。

10、可选择地，所述步骤(2)中矿化反应的温度可以为25～60℃，时间可以为2～120min。

11、可选择地，所述步骤(2)中所得碳酸钙基体的晶型为方解石型，形貌为球形。

12、可选择地，所述步骤(2)在分离出滤饼时，还得到了矿化滤液，所述方法还可包括：将矿化滤液返回至步骤(1)作为浸出助剂进入浸出反应，直至该滤液用于原料浸出时所得浸出液中钙离子的浓度低于0.05g/100ml，将浸出液蒸发结晶，分步回收硫酸铵和氯化铵。

13、可选择地，所述步骤(3)中的煅烧温度可以为950～1050℃，时间可以为10～60min。

14、本发明另一方面提供了一种具有微纳结构的多孔球形氧化钙粉体。

15、所述氧化钙粉体可以由如上所述的方法制备得到。

16、可选择地，氧化钙粉体是可以由10～500nm的颗粒组成的直径为3～20μm的球形粉体，球的表面均匀分布有微纳尺度的孔隙。

17、可选择地，氧化钙粉体的晶型为石灰，白度在99.5以上，纯度在99％以上。

18、本发明再一方面提供了一种具有微纳结构的多孔球形氧化钙粉体的应用，应用包括在中空玻璃干燥、工业气体净化、温室气体co2吸附或工业废水净化中的应用。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果可包括以下内容中的至少一项：

20、(1)本发明成功制备出具有微纳结构的高纯、高白度、多孔的球形氧化钙。

21、(2)本发明以天然矿产资源或工业固废为主要原料，无需添加晶型控制剂。

22、(3)本发明的制备过程中可实现浸出助剂的循环利用与回收。

23、(4)本发明所制备的粉体具有非常好的吸附性能，可应用于中空玻璃干燥、工业气体净化、吸附温室气体co2和工业废水净化等高附加值领域。

技术特征：

1.一种具有微纳结构的多孔球形氧化钙粉体的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钙基原料包括：工业副产石膏、电解锰渣、天然石膏、天然石膏尾矿、天然硬石膏、天然硬石膏尾矿、钢渣、电石渣和黄磷渣中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中钙基原料和氯化铵溶液的固液比1：30～60g/ml，所述氯化铵溶液的浓度为2～5mol/l；

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：检测所述浸出液中钙离子的浓度是否在0.1～0.4g/100ml范围内，若不在则利用氯化钙或水调节所述浸出液中钙离子的浓度。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)在分离出浸出液时，还得到了浸出渣；所述方法还包括：将浸出渣进行清洗和烘干，然后检测钙离子的含量，在含量≥0.5％的情况下，将浸出渣返回步骤(1)作为原料进入浸出反应。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述浸出液与所述氨水的体积比为400：5～30，所述co2气体的通入速率为30～300ml/min；

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)在分离出滤饼时，还得到了矿化滤液，所述方法还包括：将矿化滤液返回至步骤(1)作为浸出助剂进入所述浸出反应，直至所述浸出液中钙离子的浓度低于0.05g/100ml。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中的煅烧温度为950～1050℃，时间为10～60min。

9.一种具有微纳结构的多孔球形氧化钙粉体，其特征在于，所述粉体由权利要求1至8中的任一项所述的方法制备得到，所述氧化钙粉体是由10～500nm的颗粒组成的直径为3～20μm的球形粉体，球形表面均匀分布着微纳尺度的孔隙，晶型为石灰，白度在99.5以上，纯度在99％以上。

10.权利要求9所述的具有微纳结构的多孔球形氧化钙粉体，在中空玻璃干燥、工业气体净化、co2吸附或工业废水净化中的应用。

技术总结
本发明提供了一种具有微纳结构的多孔球形氧化钙粉体及其制备方法、应用。所述方法包括：使钙基原料与氯化铵溶液混合并发生浸出反应，然后分离出浸出液；向浸出液中加入氨水并通入CO<subgt;2</subgt;，在预设温度下发生矿化反应，然后分离出滤饼，清洗，烘干，得到碳酸钙基体；将碳酸钙基体焙烧，获得氧化钙粉体。氧化钙粉体是由10～500nm颗粒组成的3～20μm的球形粉体，表面均匀分布着微纳尺度的孔隙，晶型为石灰，白度在99.5以上，纯度在99％以上。所述应用包括在中空玻璃干燥、工业气体净化、吸附温室气体CO<subgt;2</subgt;和工业废水净化中的应用。本发明以工业固废为主要原料，无需添加晶型控制剂，成功制备出具有微纳结构的多孔的球形氧化钙。

技术研发人员：丁文金,姚金,孙红娟,李静秋,肖红梅
受保护的技术使用者：西南科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15