中国粉体网讯
1、在碳捕获、利用与封存过程中为何能生产碳酸钙？
近日，中国石化与壳牌、中国宝武、巴斯夫在上海（进口博览会期间）签署合作谅解备忘录。四方将开展合作研究，在华东地区共同启动我国首个开放式千万吨级CCUS（碳捕获、利用与封存）项目，为华东地区现有产业脱碳，打造低碳产品供应链。
四方签署合作谅解备忘录 图源：中青网
据粉体网编辑了解，目前该CCUS技术的示范装置已进入系统联动调试阶段，并产出成品碳酸钙浆液。
2、电石渣被“点”化成金
该项目采用高效矿化捕集利用与封存和长期稳定固碳技术，利用氯化铵溶液将工业废物电石渣中的钙溶解，再吸收烟气中的二氧化碳，通过沉淀、过滤、提纯、压滤、烘干等步骤，得到具有经济价值的绿色碳酸钙和电厂脱硫碳酸钙浆液，直接实现火电厂二氧化碳捕集、长期稳定封存和工业化利用。
建成后，该项目可每年处理二氧化碳1000吨，每小时可处理烟气量818标方，年消耗3000吨电石渣，年产成品碳酸钙2300吨，具有脱碳效率高、二氧化碳无需提浓、原料易得、长期稳定固碳、易于工业放大且经济性良好等优势。
主要装置区设备 图源：国家能源集团
3电石渣是什么？有哪些价值？
电石渣是电石（CaC2）水解制乙炔过程产生的一种工业固体废物，主要成分为Ca（OH）2，含量约为90%，此外，电石渣中还包含少量的SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO和碳渣等杂质。电石渣再利用的意义在于，节约资源和环境保护。
电石渣 图源：磊鑫垚
资源利用方面，电石渣可作为原料生产水泥、建筑砌块等建筑材料或作为修筑公路的材料；电石渣对SO2有良好的吸收作用，可制成脱硫剂；将电石渣经过干燥煅烧等处理转化为CaO，可为电石生产提供原料，实现循环利用；可利用电石渣生产CaCl2、晶须硫酸钙、纯碱等化工产品；利用电石渣制备碳酸钙，既可有效处理电石渣废物，还能生产高附加值产品，是一种高效的电石渣资源化途径。
环境保护方面，电石渣具有强碱性，运输成本高，如果就地堆放，可能会污染堆放场地附近的水资源；干燥后会产生粉尘，污染大气，是我国清洁生产和资源可持续利用的难点和重点。
4、电石渣制备碳酸钙
（1）电石渣中提取钙
从电石渣中获得钙资源的方法有两种：一是直接煅烧再加水消化得到一定浓度的氢氧化钙溶液，二是不经煅烧以浸取剂浸取得到可溶性钙离子溶液。浸取剂常用盐酸或氯化铵溶液，也有研究选择甘氨酸和脂肪酸作为浸取剂。
两类方法各有优缺点，高温煅烧法工艺简单，但耗能高，不能有效去除Mg、Si、Al、Fe等的氧化物杂质，影响碳酸钙产品的白度；消化得到的悬浮液活度对产品的结晶稳定性和纯度也有影响。
溶液浸取法可通过控制溶液pH去除杂质，得到高纯产品，具有广泛的应用前景。其中盐酸处理法制得的产品纯度和白度均可达到国家标准，但浸取剂不能循环使用；氯化铵溶液提取钙离子可实现氯化铵的循环利用；甘氨酸提钙法采用甘氨酸水溶液将电石渣中的氢氧化钙提取成为可溶性的甘氨酸钙盐；采用脂肪酸作为提取剂，生成的碳酸钙表面包覆一层脂肪酸，羧基能与碳酸钙表面的Ca2+发生化学反应，形成（Ca2+）—（–OOC）化学键，吸附在碳酸钙表面，使得碳酸钙之间不会发生粘接和团聚，分散效果好。
电石渣制备碳酸钙示意图
（2）碳化方法
碳化方法常用的有CO2碳化和碳酸盐碳化。CO2碳化是工业上常用的碳化方法，而碳酸盐碳化其本质为复分解反应，所用碳酸盐包括碳酸铵或碳酸氢铵、碳酸钠等。
盐酸浸取液与碳酸钠通过复分解反应碳化的反应式
氯化铵浸取液和不同碳化剂的复分解碳化反应式
由以上反应式可见，CO2碳化和碳酸氢铵碳化除得到CaCO3外，副产物为NH4Cl，可以回收作为浸取剂以实现循环利用。
5、研究进展
目前，以电石渣为原料可以制备出丰富的轻钙和纳米钙产品，电石渣利用率高，且碳酸钙晶型和形貌可控，可原位改性，白度高，纯度可达99%以上，粒径在30~100nm之间。
舒君杰和田飞宇等均研究了以电石渣为原料，经氯化铵浸取、CO2气液间歇碳化制备轻质碳酸钙的工艺，前者所得产品纯度为99.2%、白度为94度，后者所得产品纯度大于98%、白度为96度，均符合HG/T2226—2000优等品指标要求。
曾蓉等在以电石渣经氯化铵浸取、（NH4）2CO3碳化制备碳酸钙时，选用合适的改性剂，在碳化工艺过程中将碳酸钙合成和改性一体化进行，制得了平均粒径55nm、长径比15.35的针状纳米活性碳酸钙，吸油值为43.75g/100g，活化度为98.86%。
朱敏等采用氯化铵对电石渣进行预处理，后经碳化制备纳米碳酸钙，结果表明，在氯化铵溶液浓度为8%时，电石渣的利用率达92%以上，经过滤后得到球型纳米碳酸钙（平均粒径为38nm），该工艺制得产品纯度和白度分别达99.65%和98.60%，解决了杂质对纳米碳酸钙造成纯度低和白度差的问题，为后续工业化应用提供了一条良好的工艺路线。
结语
随着氯碱工业规模化发展，电石渣和二氧化碳的排放量持续增加，二者的高效利用既是“碳达峰”的重要任务，也是氯碱行业发展的主要瓶颈。针对电石渣的组成和理化特性，其在建材、化工产品及环保治理方面的协同综合处置仍是解决资源利用和环境保护问题的关键。
参考文献：
朱春昀，等：.以电石渣为原料制备碳酸钙的研究进展，辽宁石油化工大学
郭琳琳，等：电石渣制备高附加值碳酸钙的研究进展，沧州师范学院
赵立文，等：电石渣特性及综合利用研究进展，昆明理工大学
国家能源集团，国内首套化学链矿化CCUS示范项目启动调试
（中国粉体网编辑整理/昧光）
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