电石渣制备CaO2的液相循环工艺研究

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电石水解制乙炔是化工行业一个最基本的反应之一,具有非常广泛的应用。由于水解反应而产生的数量巨大的电石渣(Carbide slag),成为相关企业亟需处理的一大难题。电石渣以氢氧化钙为主要成分,具有很大的利用潜力,但是由于技术以及市场等原因,国内大部分电石渣的处理方式为自然堆放于渣场内,造成资源的浪费和环境的污染。本文以电石渣为原料,以氯化铵溶液为钙提取液提取电石渣中的钙离子,并且分离杂质,再通过与过氧化氢反应合成了过氧化钙这一重要化工产品,同时实现钙提取液的再生循环利用。首先对电石渣原料进行一定的分析检测,根据实验室实际条件,在参考相关国家标准、行业标准以及文献报道基础上制订测试方法。使用XRD对原料电石渣以及暴露于空气中放置数月的电石渣进行分析,比较异同点;使用EDTA滴定法测定钙含量及镁含量;使用精密pH计测定电石渣水悬液pH值;此外还有挥发性组分测定、盐酸不溶物测定等。其次是电石渣的氯化铵处理工艺。使用氯化铵溶液对电石渣进行处理,提取钙离子并分离去除杂质,得到氯化钙与氨水的混合液。通过单因素实验考察了多种因素对实验的影响,确定最佳工艺参数:采用电石渣干粉进行反应,投料方式为电石渣缓慢加入到提取液中,电石渣用量为1.2倍于理论值,搅拌强度为300r/min,反应时间为30min。钙提取率可达83.3%,氯化铵利用率98.5%。实验证明氯化铵提取工艺简易、有效、可操作性强。再次是过氧化钙的合成工艺研究,使用上一步骤所得混合溶液(氯化钙+氨水)与双氧水反应制备过氧化钙。通过单因素实验确定较优工艺参数,在此基础上选定若干因素设计正交实验,确定最佳工艺参数。单因素实验确定较合理的工艺参数为:投料方式为混合液→双氧水,加水量为0,稳定剂用量在8%左右,混合液用量应控制在1.2倍之内,混合液浓度不超过0.2mol/L,反应时间不超过30min,搅拌强度应控制在600r/min以内。通过对单因素实验进行结果分析,结合实验的实际情况,选定稳定剂用量、反应时间、混合液用量以及搅拌强度4参数为考查因素,设计4因素4水平正交实验,以过氧化钙的产率为考查对象(适当结合产品纯度这一考察目标)。通过实验得出最佳工艺参数为稳定剂用量9%,反应时间20min,混合液用量1.05倍,搅拌强度为500r/min。在此条件下产率达到94.69%,纯度达到69.74%。通过XRD以及SEM对产品表征,并进行分析讨论。同时过氧化钙合成反应之后过滤所得滤液以氯化铵为主,可以用于电石渣的钙离子提取步骤,实现循环工艺。本文对钙提取液的再生循环工艺进行实验验证。首先使用银量法测定过氧化钙合成实验之后所得滤液中的氯化铵含量,再根据电石渣的氯化铵提取相关工艺参数进行钙离子提取实验,测定结果为钙离子提取率达到84.13%,与使用氯化铵溶液进行处理效果相当,证明钙提取实现了再生,液相循环工艺具有可行性。
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