中國是世界上石灰石礦資源豐富的國家之 一． 石灰石的主要成分為碳酸鈣( CaCO3 ) ，石灰 石可直接燒制成主要成分為氧化鈣( CaO) 的生石 灰，其一般呈塊狀，純的為白色，含有雜質(zhì)時為淡 灰色或淡黃色． 石灰石及生石灰傳統(tǒng)上主要 用作填料、生產(chǎn)水泥的原料及高爐煉鐵中的燒結(jié) 添加劑等． 近年來隨著精細(xì)化工的發(fā)展，特別 是納米碳酸鈣廣泛應(yīng)用于橡膠、塑料、造紙、油墨、 涂料等行業(yè)，對于高附加值的精制鈣鹽如氯 化鈣的需求逐步增加．

1 實(shí) 驗(yàn)

1. 1 實(shí)驗(yàn)原料

原料: 本實(shí)驗(yàn)所用的石灰石為遼寧省某地所 產(chǎn)，磨樣機(jī)磨細(xì)后經(jīng)馬弗爐 1 050 ℃煅燒 2 h 后隨 爐冷卻，石灰石成分及煅燒后的生石灰的成分見 表 1，XＲD 圖譜見圖 1，生石灰的粒度分布如圖 2 所示．

由表 1 可知: 石灰石的主要成分是氧化鈣和 二氧化碳，石灰石經(jīng)高溫煅燒后制得的生石灰的 主要成分為氧化鈣． 由圖 1 可知: 石灰石中的主要 物相為碳酸鈣，生石灰的主要物相為氧化鈣． 由圖 2 可 知: 經(jīng)激光粒度分布 儀測試，其 d50 為90. 65 μm．實(shí)驗(yàn)所用氯化銨為工業(yè)級優(yōu)等品( NH4Cl， w≥99. 5% ) ，所用水均為二次蒸餾水，分析用藥 品均為分析純．

1. 2 實(shí)驗(yàn)過程及相關(guān)反應(yīng)

稱取 100 g 的生石灰與氯化銨按一定的銨礦 物質(zhì)量的比置于陶瓷坩堝中，然后將坩堝放入電 阻爐中，設(shè)定升溫溫度、升溫速率及保溫時間，反 應(yīng)生成尾氣先通入稀鹽酸，再通入稀堿液進(jìn)行回 收． 待焙燒時間結(jié)束，試樣隨爐冷卻，將取出的焙 燒樣溶解后過濾．

1. 3 分析測試

采用 D /max － 2500PC 型 X 射線衍射儀分析 產(chǎn)品物相結(jié)構(gòu)，測試條件: 輻射源 Cu － Kα( λ = 0. 154 05 nm) ，工作電壓 40 kV，工作電流 40 mA， 采用連續(xù)掃描，掃描范圍 2θ 為 10° ～ 90°，步長 0. 02°，掃 描 速 度 10°·min － 1 ． 樣 品 粒 度 采 用 Bettersize 2000 激光粒度分布儀測試． 采用 SDT Q600 熱分析儀進(jìn)行熱分析測試，測試溫度范圍為 室 溫 至 5 0 0 ℃ ，空 氣 氣 氛 ，升 溫 速 率 為 10 ℃·min － 1 ．

2 結(jié)果與討論

溶出溫度為 80 ℃，溶出時間為 60 min，液固 質(zhì)量比為 4. 0∶ 1，攪拌速度為 400 r·min － 1 ，銨礦物 質(zhì)量的比為 2. 1∶ 1，焙燒時間為 60 min 的條件下 考察不同焙燒溫度對生石灰中氧化鈣提取率的影 響，如圖 3 所示． 由圖 3a 可知: 當(dāng)焙燒溫度低于 250 ℃時，氧化鈣提取率隨著焙燒溫度的升高而 增加; 當(dāng)焙燒溫度高于 250 ℃時，氧化鈣提取率隨 著焙燒溫度的升高而減少． 這是因?yàn)樯弑簾郎?度會加快反應(yīng)速率，促進(jìn)氯化銨與氧化鈣反應(yīng)的 進(jìn)行，但當(dāng)焙燒溫度過高時，會加快氯化銨的分解 速率，不利于鈣的提?。?實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)焙燒溫度 為 250 ℃時，氧化鈣提取率最大．溶出溫度為 80 ℃，溶出時間為 60 min，液固 質(zhì)量比為 4. 0∶ 1，攪拌速度為 400 r·min － 1 ，焙燒溫 度為 250 ℃，焙燒時間為 60 min 的條件下考察銨 礦物質(zhì)量的比對氧化鈣提取率的影響，銨礦物質(zhì)的量比過低時，鈣的提 取率較低，隨著銨礦物質(zhì)的量比的增加，氧化鈣提 取率會隨之逐漸增加，當(dāng)銨礦物質(zhì)的量比大于 2. 2∶ 1 時，氧化鈣提取率隨銨礦物質(zhì)的量比的增 加而增加較?。?這是由于，銨礦物質(zhì)的量比較低 時，氯化銨欠量，生石灰與氯化銨的接觸不充分、 生石灰中的氧化鈣與氯化銨反應(yīng)不完全，因此，氧 化鈣的提取率較小; 隨著銨礦物質(zhì)的量比的增加， 生石灰中的氧化鈣與氯化銨接觸充分，促進(jìn)反應(yīng) 進(jìn)行，因此，氧化鈣提取率會隨配比的增加而增 加． 當(dāng)配比過高，反應(yīng)基本達(dá)到平衡時過量的氯化銨不能明顯提高氧化鈣的提取率． 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 當(dāng)銨礦物質(zhì)的量比為 2. 2 ∶ 1 時，反應(yīng)基本達(dá)到平衡．

3 結(jié) 論

1) 在單因素的基礎(chǔ)上進(jìn)行了正交試驗(yàn)，確定 了氯化銨焙燒生石灰提取氧化鈣的最佳工藝條件 為: 焙燒溫度 250 ℃，焙燒時間 90 min，銨礦物質(zhì)的量比 2. 2∶ 1; 影響生石灰中氧化鈣提取率的各 因素之間的主次關(guān)系依次為焙燒溫度、銨礦物質(zhì) 的量比、焙燒時間．
2) 在最佳氯化銨焙燒生石灰提取氧化鈣的 條件下，生石灰中氧化鈣的提取率為 97. 26% ．
3) 氯化銨焙燒生石灰過程總體分三個化學(xué) 反應(yīng)步驟: 在 190 ℃ 時有 CaCl2 ( CaO) 2H2O 物相 生成; 在 270 ℃ 時 CaCl2 ( CaO) 2H2O 物相消失， CaCl2 ( H2O ) 2 為 主 要 物 相，同 時 含 有 少 量 CaClOH 和 NH4Cl; 在 290 ℃ 時，NH4Cl 已經(jīng)完全 消失，CaCl2 ( H2O) 2 為主要物相，同時含少量的 CaClOH．