方解石制備固體二氧化碳及金屬鈣方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及固體二氧化碳及金屬鈣的制備方法，更具體的涉及方解石制備固體二氧化碳及金屬鈣方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鈣是我們非常熟悉的金屬。鈣是人體必需的元素。在工業(yè)上，金屬鈣的用途可以用作為還原劑，用來制備其他金屬；用作脫水劑，制造無水酒精；在石油工業(yè)上，用作脫硫劑；在冶金工業(yè)上，用它去氧或去硫。除此以外鈣的用途還有:1.在鋼鐵冶金行業(yè)中生產(chǎn)特種優(yōu)質(zhì)鋼板時作為爐外精煉的添加劑，起到防止?jié)部诙氯?、控制夾雜物形態(tài)、脫硫及改善鋼水澆鑄性能等重要作用；2.在蓄電池行業(yè)用于生產(chǎn)作為鉛酸蓄電池負極板的鉛鈣合金；3.有色金屬、稀土金屬和難熔金屬的冶煉中作為除氧或其他化學(xué)成分的還原劑；4.在醫(yī)藥行業(yè)中生產(chǎn)某些醫(yī)藥中間體時作為還原劑。
[0003]鈣的制取方法有還原法、電解法、鈣精煉三種。還原法是生產(chǎn)金屬鈣的主要方法。通常用石灰石為原料，經(jīng)煅燒成氧化鈣，以鋁粉作還原劑。粉碎的氧化鈣與鋁粉按一定比例混合均勻，壓制成塊，在0.01真空和1050-1200°c溫度下反應(yīng)，生成鈣蒸氣和鋁酸鈣，還原出來的鈣蒸氣在750-400°C下結(jié)晶。結(jié)晶鈣再在氬氣保護下熔融鑄錠，得到致密的鈣錠。還原法生產(chǎn)鈣的回收率一般在60%左右。較早的電解是接觸法，因該法原料消耗大，金屬鈣在電解質(zhì)中的溶解度高，電流效率低，產(chǎn)品質(zhì)量差(含氯1%左右)等，后來改進為液體陰極法電解。鈣精煉:工業(yè)鈣再經(jīng)高真空蒸餾處理可得高純度鈣。一般控制蒸餾溫度為780-820°C，真空度I X 10 4。蒸餾處理對凈化鈣中氯化物效果較差，可在低于蒸餾溫度時，添加氮化物，使之形成復(fù)鹽。通過添加氮化物和真空蒸餾凈化，鈣中雜質(zhì)元素氯、錳、銅、鐵、硅、鋁、鎳等的總和可降到lOOO-lOOppm，即得99.9%-99.99%的高純度鈣。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中生產(chǎn)二氧化碳和金屬鈣的方法，如中和反應(yīng)化學(xué)方法萃取二氧化碳技術(shù):開釆礦石一粗碎一細碎一磨粉一加鹽酸中和一收集二氧化碳氣體，化學(xué)反應(yīng)式如下:CaC03+2HCl====CaCl2+C02丨+H 20 ;分解反應(yīng)化學(xué)方法制取金屬鈣，在催化劑的條件下CaCl2分解得到金屬I丐，化學(xué)反應(yīng)式如下:CaCl 2====Ca + Cl2 t ;焙燒法氧化I丐制法:CaCO3和煤在焙燒的條件下，得到CaO和C02，化學(xué)反應(yīng)式如下:CaCO3+煤=====Ca0 + CO 2 t。
[0005]上述提及的二氧化碳，將二氧化碳低溫冷卻后得到固體二氧化碳，又稱干冰，其使用范圍廣泛，在食品、衛(wèi)生、工業(yè)、餐飲中有大量應(yīng)用。主要有:1.干冰在食品制藥的應(yīng)用范圍:可以成功去除烤箱中烘烤的殘渣、膠狀物質(zhì)和油污以及未烘烤前的生鮮制品混合物。有效清結(jié)烤箱、混合攪拌設(shè)備、輸送帶、模制品、包裝設(shè)備、爐架、爐盤、容器、輥軸、冷凍機內(nèi)壁、餅干爐條等。干冰清洗的益處:排除有害化學(xué)藥劑的使用，避免生產(chǎn)設(shè)備接觸有害化學(xué)物和產(chǎn)生第二次垃圾；擬制或除掉沙門氏菌、利斯特菌等細菌，更徹底的消毒、潔凈；排除水刀清洗對電子設(shè)備的損傷；最小程度的設(shè)備分解；降低停工時間。2.干冰在工業(yè)模具的應(yīng)用范圍:輪胎模具、橡膠模具、聚氨酯模、聚乙烯模、PET模具、泡沫模具、注塑模具、合金壓鑄模、鑄造用熱芯盒、冷芯盒，可清除余樹脂、失效脫膜層、炭化膜劑、油污、打通排氣孔，清洗后模具光亮如新。在線清洗，無需降溫和拆卸模具，避免了化學(xué)清洗法對模具的腐蝕和損害、機械清洗法對模具的機械損傷及劃傷，以及反復(fù)裝卸導(dǎo)致模具精度下降等缺點。關(guān)鍵的是，可以免除拆卸模具及等待模具降溫這兩項最耗時間的步驟，這樣均可以減少停工時間約80%-95%。干冰清洗益處:干冰清洗可以降低停工工時；減少設(shè)備損壞；極有效的清洗高溫的設(shè)備；減少或降低溶劑的使用；改善工作人員的安全；增進保養(yǎng)效率；減少生產(chǎn)停工期、降低成本、提高生產(chǎn)效率。3.干冰在娛樂領(lǐng)域的應(yīng)用范圍:廣泛用于舞臺、劇場、影視、婚慶、慶典、晚會效果等制作放煙，如國家劇院的部分節(jié)目就是用干冰來制作效果的。
[0006]檢索到以下關(guān)于干冰和金屬鈣的制備方法:
中國專利，名稱:《利用水葫蘆制備生物天然氣和生物干冰的方法》;申請(專利)號:CN201110148614.0 ;申請人:上海杲晟實業(yè)有限公司；摘要:本發(fā)明涉及一種利用水葫蘆制備生物天然氣和生物干冰的方法，包括以下步驟:步驟一，將水葫蘆預(yù)處理，之后將其栗入沼氣發(fā)酵罐以制備沼氣，去除沼氣中的硫化氫、一氧化碳、氮氣以及氧氣，備用；步驟二，制備生物天然氣和生物干冰；將步驟一所得氣體過濾，之后壓縮至3.0?4.0MPaG,然后通過胺液脫除二氧化碳、分子篩脫水，最后通過混合制冷工藝液化，灌裝，得生物天然氣；收集前述胺液，解吸，獲得二氧化碳，經(jīng)緩沖罐進入壓縮機，加壓制冷，降溫，得到液態(tài)二氧化碳，即生物干冰。本發(fā)明的方法在制得沼氣的基礎(chǔ)上進一步加工制備成生物天然氣和干冰，提高了制得的沼氣利用率的同時也大幅度提高了生產(chǎn)效益。
[0007]中國專利，名稱:《一種用石灰石和廢硫酸制備的石膏和干冰的方法》;申請(專利)號:CN 200910038487.1 ;申請人:王嘉興；摘要:本發(fā)明公開了一種用石灰石和廢硫酸制備的石膏和干冰的方法。其主要技術(shù)特征為:石灰石與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣和二氧化碳，二氧化碳制干冰而氯化鈣與廢硫酸繼續(xù)反應(yīng)生成白色石膏和鹽酸的混合液，抽濾后得到濾液鹽酸返回上道工序循環(huán)使用而濾餅洗滌三次脫水，干燥，粉碎既成石膏成品。本發(fā)明不但能有效達到綜合治理廢料的目的，而且，還能合理的避免了因為地區(qū)廢料不能同時并存原料短缺而導(dǎo)致廢料不能及時治理的不良現(xiàn)象，并且還可以為企業(yè)創(chuàng)造很好的經(jīng)濟價值。
[0008]中國專利，名稱:《利用LNG冷能制備液體二氧化碳及干冰的方法及裝置》;申請(專利)號:CN 201410425132.9 ;申請人:華南理工大學(xué)；摘要:本發(fā)明公開了利用LNG冷能制備液體二氧化碳及干冰的工藝及其裝置。所述方法中:LNG栗入管殼式換熱器的管程，在管殼式換熱器的管程中LNG的氣化釋放潛熱，將低溫氣體0)2冷卻液化，然后LNG的氣化產(chǎn)物作為冷源進入多股流板翅式換熱器，0)2原料氣冷卻后進入0)2壓縮機，同時將輸出的高壓高溫CO2冷卻，LNG升溫氣化為10?25°C的常溫天然氣；冷卻后的CO2進入管殼式換熱器的殼層，從管殼式換熱器殼層出口流出的液體CO2分為兩支，一支進入液體CO 2儲罐，另一支進入干冰機制備干冰。本工藝可實現(xiàn)LNG冷能的梯級利用，LNG冷能利用率高;通過利用LNG的冷能將液體0)2及干冰的制備壓力降至0.6?1.0MPa，以及將壓縮機進口氣體CO2冷卻至-40?-30°C，最終可實現(xiàn)較普通低壓法節(jié)能58%以上的效果。
[0009]中國專利，名稱:《一種生產(chǎn)金屬鈣的制備方法》;申請(專利)號:CN200910187892.X ;申請人:謝延聲；摘要:一種生產(chǎn)金屬鈣的制備方法。本發(fā)明是一種金屬鈣的制備方法。它是將氧化鈣和鋁粉及礦化劑，按其配比，壓制成球，烘干后投入真空電驢中冶煉，使其氧化鈣還原成鈣氣。再將鈣氣用真空栗抽出，經(jīng)冷卻后制造成金屬鈣。它具有投資少、成本低，節(jié)能、減排的優(yōu)點。
[0010]在采用化學(xué)反應(yīng)方法制取二氧化碳和金屬鈣時應(yīng)用三強酸中的鹽酸，有極度腐蝕性，并在制取金屬鈣過程中釋放出氯氣，氯氣帶毒性，若因外泄會易使人中毒，傷人體健康，有安全穩(wěn)患。
[0011]廣西很多市縣屬于喀斯特地貌的石山地區(qū)，富含碳酸鈣礦的方解石、石灰石和白云石分布十分普遍，初步統(tǒng)計在各縣分，于地面裸露的該資源總量多達77835億噸以上，尤其處于與云南、貴州交界山中之方解石，經(jīng)冶金部門檢測其化學(xué)含量高達98.89%，足可開采百多年以上，是廣西較大的礦產(chǎn)資源之一。
[0012]方解石是碳酸鈣礦的一個品種，也是天然碳酸鈣礦中最常見的。其主要成分由Ca(I丐)、C (碳)、0 (氧)、二種兀素構(gòu)成，化學(xué)方程式為:CaC03，分子量100.09，組成與含量:CaO、56.03%，CO2,43.9%，硬度:3.0，比重:2.6?2.8，不含其他雜質(zhì)元素，當(dāng)其加溫于:819?832攝氏度時即能分解出二氧化碳氣體和氧化鈣。因此為達萃取出二氧化碳氣體和氧化鈣，最終用物理方法制備出固體二氧化碳、活性金屬鈣，有得天獨厚優(yōu)勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]傳統(tǒng)化學(xué)反應(yīng)方法的工業(yè)化生產(chǎn)過程存在連續(xù)性局限，為了便于工業(yè)化生產(chǎn)過程連續(xù)性，利于自動化控制作業(yè)的實施，克服現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)不足之處，本發(fā)明提供一種方解石制備固體二氧化碳及金屬鈣方法，釆用電阻加熱管與遠紅外線加熱板構(gòu)成的煅燒爐，以方解石為原料，用焙燒物理方法提取二氧化碳氣體和氧化鈣的前期產(chǎn)品，然后深加工獲取固體二氧化碳、活性金屬鈣，以達到縮短生產(chǎn)時程，提高生產(chǎn)率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，最終達到增加經(jīng)濟利益，提高社會效益目的。
[0014]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
方解石制備固體二氧化碳及金屬鈣方法，包括以下步驟:
(1)將方解石經(jīng)粗破、細破最后制成I?3毫米的方解石石粉；
(2)將方解石石粉放到煅燒爐煅燒得到氧化鈣和二氧化碳氣體；
(3)將氧化鈣與硅鐵粉混合，進行真空熱還原反應(yīng)，在還原、置換、升華后氣化，釋出鈣蒸氣，收集鈣蒸氣而冷卻得到金屬鈣固體和硅酸鈣成品；
上述第(I)步是將方解石經(jīng)采出后，用水清洗去雜，用鄂式破碎機進行粗破成小石料，小