工業(yè)副產(chǎn)石膏是指在磷肥、火電及鈦白粉等工業(yè)生產(chǎn)中為處理廢酸、廢氣所產(chǎn)生的固體廢棄物，主要有磷石膏、脫硫石膏及鈦石膏等。隨著中國環(huán)保力度的不斷加大，如何將工業(yè)副產(chǎn)石膏變廢為寶，實現(xiàn)其資源化綜合利用就顯得極為迫切。

工業(yè)副產(chǎn)石膏碳化法制備碳酸鈣是以工業(yè)副產(chǎn)石膏為Ca2+源，在反應體系中通入CO2得到CO32-源，二者結合生成碳酸鈣沉淀，經(jīng)過分離、脫水及干燥工藝后得到較純的碳酸鈣。該方法主要有直接利用工業(yè)副產(chǎn)石膏合成碳酸鈣和間接利用工業(yè)副產(chǎn)石膏鈣渣制備碳酸鈣兩類。

1、副產(chǎn)石膏直接法制備碳酸鈣

直接法是指用堿液將工業(yè)副產(chǎn)石膏中的Ca2+溶解出來，與CO32-反應生成碳酸鈣沉淀，按反應步驟分為二步法和一步法兩類。

（1）二步法

二步法先將CO2通入強堿（NH4OH或NaOH等）溶液中制得碳酸鹽［（NH4）2CO3或Na2CO3等］溶液，隨后加入工業(yè)副產(chǎn)石膏，在20~60℃、pH為11~13等條件下通過水熱合成法生成碳酸鈣沉淀。

（2）一步法

一步法將工業(yè)副產(chǎn)石膏溶解于強堿溶液中，并持續(xù)通入CO2，在20~180℃、pH為8~13等條件下不斷生成碳酸鈣沉淀直至反應完全。

2、副產(chǎn)石膏間接法制備碳酸鈣

間接法是指將工業(yè)副產(chǎn)石膏在800~1000℃下高溫燒結后制得以CaO為主要成分的工業(yè)副產(chǎn)石膏鈣渣，加水消化，經(jīng)分級除雜后得到石灰乳液，勻速通入CO2，在50~60℃、石灰乳質量分數(shù)為9.8%~16.4%等條件下生成碳酸鈣沉淀。

當前，工業(yè)副產(chǎn)石膏碳化法制備碳酸鈣以直接法為主，隨著CO2氣體的持續(xù)通入，工業(yè)副產(chǎn)石膏可不斷轉化，較為方便；但該法對反應條件較為敏感，尤其是二步法，當溫度較高時，碳酸鹽中的CO2會逸出，影響反應進程。間接法操作較為簡單，缺點是能耗大，不符合國家綠色節(jié)能的產(chǎn)業(yè)政策。

3、副產(chǎn)石膏制備碳酸鈣技術問題探析

從節(jié)能環(huán)保及便于工業(yè)化生產(chǎn)等角度考慮，工業(yè)副產(chǎn)石膏碳化法制備碳酸鈣適宜方法為一步法，該方法反應更為穩(wěn)定，是未來石膏碳化法制備碳酸鈣發(fā)展的趨勢。

在反應條件控制方面，首先是反應溫度。碳化反應為放熱過程，從熱力學角度來看提高溫度不利于碳化反應，但從動力學角度看卻相反，提高溫度可增加碳化反應的反應速度常數(shù)，故反應溫度有一個適宜范圍，一般為50~60℃。

其次為CO2流量，流量越大，則氣液接觸面積越大，氣相擴散阻力越小，可提高碳化反應速度及沉降體積；但流量過大反而降低CO2吸收率，增加生產(chǎn)成本，適宜的CO2流量為1.8L/h。

此外，反應體系pH應大于11，有利于晶型生長完整。反應時間、攪拌速率等可根據(jù)實際生產(chǎn)情況調(diào)整。

在反應體系中存在Mg2+、Fe3+和Al3+等雜質離子，其作用與無機鹽類晶型控制劑相似，可改變碳酸鈣制品的晶型和形貌。不同的種類的副產(chǎn)石膏所含雜質離子也不盡相同。磷石膏中雜質離子主要為PO43-、F-、Mg2+、Fe3+及Al3+等，脫硫石膏中雜質離子主要為Al3+、Fe3+及Mg2+等，鈦石膏中雜質離子主要為Fe3+、Mg2+及Al3+等。

雜質離子對碳化法制得的碳酸鈣轉化效率及晶型形貌有一定影響，故可根據(jù)不同工業(yè)副產(chǎn)石膏雜質離子含量情況，制備特定晶型形貌的碳酸鈣，將有害的雜質離子轉變?yōu)橛幸娴木涂刂苿?，降低生產(chǎn)成本，同時省去一部分除雜工序。以磷石膏為例，其中的PO43-、Mg2+可促進文石型碳酸鈣的生長，故其適于制備文石型碳酸鈣。以此類推，鈦石膏適宜制備方解石型碳酸鈣，脫硫石膏適宜制備球霰石型碳酸鈣。

來源：桂敬能,高培偉,耿飛,等.工業(yè)副產(chǎn)石膏碳化法制備碳酸鈣的研究現(xiàn)狀[J].無機鹽工業(yè),2018,50(08):22-25.