如何实现纳米碳酸钙生产零污染、零排放？

目前，纳米级碳酸钙在中国已实现工业化，不同碳化方法应运而生，规模产量不断增加，应用领域也由橡胶、油墨等向塑料、涂料、胶黏剂、造纸等行业迅速扩展。

据美国市场研究公司Grand View Research发布《纳米碳酸钙市场分析及2016-2024年前景预测报告》显示：2015年__纳米碳酸钙需求量约为1900万吨，其中塑料领域纳米碳酸钙用量占市场总量的20%以上。到2024年，__纳米碳酸钙需求量将超过4000万吨，其中塑料将成为增长最快的应用领域。

纳米碳酸钙市场前景广阔，但制备工艺较为复杂，其生产过程不可避免的会产生粉尘和“三废”污染，在如今的环保严格要求下，如何减少或实现零排放是纳米碳酸钙产业发展的关键问题之一!

1、纳米碳酸钙企业生产过程中产生的气、液、固污染物量

(1)纳米碳酸钙生产过程产生的废气

间歇碳化法生产1吨碳酸钙实际需消耗纯CO21.46吨，理论上生产每吨碳酸钙需反应CO20.44吨。CO2的转化率仅为30%，即碳化过程排放的CO2的数量为1.02吨。

如果采用连续碳化工艺，生产1吨碳酸钙实际需反应CO20.54吨，CO2的转化率可达81%，碳化过程中放出的CO2的质量仅为0.10吨。

(2)纳米碳酸钙生产过程产生的废水

纳米碳酸钙生产过程中产生的白水总量非常惊人，每生产1吨纳米碳酸钙所产生的白水数量为6.8～15.2吨。

(3)纳米碳酸钙生产过程产生的废渣

每生产1吨纳米碳酸钙所产生的废渣量为0.257吨。

2、如何实现纳米碳酸钙生产零污染、零排放?

(1)采用三级连续鼓泡碳化新工艺

三级连续加压鼓泡碳化新工艺是使用三个碳化塔的串联塔间气液连续并流或者错流、塔内气液逆流操作。三塔碳化的使用容积从预塔、中塔、后塔依次扩大，只有使预塔的使用容积最小才能减少物料在塔内的反应时间避免碳酸钙微晶长大，中塔物料反应时间大于预塔，后塔相对容积最大是晶长大和晶体形状完整的地方，其中预塔和中塔采取增压操作。

这样操作简单，容易控制，设备使用率高，更有益于优化生产工艺环境，不同批次的产品稳定性能好。

预塔是一个高效成核预反应器。在预塔中，二氧化碳气和氢氧化钙浆液的浓度都处于最大并且提高了，预塔中碳酸根离子和钙离子的浓度，很有效地加快了CaCO3的成核速度。

中塔是形成晶核和晶体长大的主要场所，中塔物料反应时间明显大于预塔，要求其使用容积大于预塔，气液比相当，气流速度较大，所以中塔顶部需要设置除沫器。

后塔中，Ca(OH)2浆液浓度和CO2浓度都比较低，氢氧化钙粒子的活性差，浆液中CO32-和Ca2+的过饱和度低，此时反应速度相当慢。后塔是晶体长大和晶形完整之所，后塔相对来说是超大容积，要求Ca(OH)2的碳化度达到100%。

(2)与轻质碳酸钙联合生产以循环回收和净化白水

单纯生产纳米碳酸钙的企业，每生产1吨纳米碳酸钙所产生的白水数量为6.8～15.2吨。含有约为2%碳酸钙微晶的白水，会使碳酸钙粒子粒径变大，粒度分布变宽，所以不能被循环利用，但不处理好又会造成环境污染。

如果与轻质碳酸钙联合生产，则含有约为2%碳酸钙微晶的白水可以用作生产轻质CaCO3过程中的工艺用水，这样就真正实现了纳米碳酸钙生产企业的白水的零排放，而且也降低了单纯生产碳酸钙的企业的生产成本。

(3)单纯生产纳米碳酸钙的企业与制砖联合生产用以处理废渣

每生产1万吨纳米碳酸钙所产生的废渣量约为2750吨。将废渣破碎，添加30%的粘土做粘合剂，利用窑气净化过程中产生的少量净化废水，可用来副产新型建筑材料(空心砖胚)。这样实现了废渣和少量净化废水的零排放，同时也创造了经济效益。

(4)采用连续鼓泡碳化新工艺生产来提高二氧化碳利用率

碳化工序采用三级连续加压鼓泡碳化新工艺，可以将二氧化碳利用率提高到80%左右。回收废渣生产砖胚，并利用碳化尾气对砖胚进行陈化处理，陈化过程实质上就是氢氧化钙与二氧化碳缓慢反应生成碳酸钙的碳化过程。从而进一步提高二氧化碳的利用率。