亚硝酸钙的制备及应用

背景及概述^[1][2]

亚硝酸钙是新发现的水泥添加剂，需求量很大。在混凝土中用亚硝酸钙作为混合添加剂不仅对钢筋有防腐蚀作用，同时还有良好的防冻、防锈、速凝和增强作用。当混凝土中亚硝酸钙的添加量为2 %( 质量分数)时，可使桥梁使用寿命延长15～50a，抗压强度增加 10～25MPa。随着建筑业的发展，亚硝酸钙作为一种大宗的无机精细化工产品具有广阔的市场前景。

制备^[1]

目前国内外均用压力小于0.2MPa以下的硝酸氧化氮气来生产。由于压力低、致使生产设备庞大，生产效率低、产品成本高。采用目前低压力氧化氮气生产亚硝酸钙的方法，远远满足不了市场的需求，有必要寻找一种能在高压力氧化氮气条件下，生产亚硝酸钙的新方法和相关的生产设备。CN02134123.0提供了实施本工艺的生产设备和生产工艺。

本发明的工艺设备，包括有级吸收塔1，第二级吸收塔2，沉淀槽11和中和塔3，吸收 塔1、2底部分别为分离器12、13，顶部分别为喷射器14、15，级吸收塔1通过塔底分离器12上的一根管道16，与第二级吸收塔2的塔顶喷射器15相连接，该分离器12上的第二根管道 17，通过循环压力泵7及其输出管道18与第二级吸收塔2底部分离器13相连接，第二级吸收塔 2底部的一根管道19连接沉淀槽11，另一根管道为尾气排出总管20，中和塔3顶部有一根管道 21通过压力泵9与沉淀槽11的上清液输出管22相连接，沉淀槽11底有硝酸钙沉淀排出管23， 中和塔3底部有亚硝酸钙溶液排出管24，中和塔顶部的尾气排出管25与尾气总排出管20连接， 在级吸收塔1前还设置有调节NO浓度的氧化器10，该氧化器的一根管道26与级吸收 塔顶的喷射器14相连接，另一根管道27通过并联的带有开关阀28与29的两个分支管道30与 31，分别与第二级吸收塔2顶部的喷射器15及中和塔3底部相连接，此外，在、二两级吸收塔顶的喷射器14、15顶部，分别连接有输入管道32、33并通过各自的水冷却器5与6与各自的 压力泵7、8的输出管道18、34连接，氧化器10的前端装有水冷却器4，可把0.3-0.9MPa的高温氧化氮气体冷却到150℃-250℃的所需范围。

生产工艺过程如下：把03-0.9MPa的高温氧化氮气NOx，通过水冷却管4降温至150℃-250℃，输送至氧化器10， 调节NO的浓度，通常使NO∶NOx的比值在0.5-0.6，然后通过管道26和喷射器14输送至 级吸收塔1内，将重量比浓度为9-13％的新鲜石灰乳从塔1底部送入吸收塔，在塔内进行快速吸收反应，氧化氮气中的NO及NO₂同Ca(OH)₂反应生成亚硝酸钙和少量的硝酸钙，反应后的 气液混合物在塔底的分离器12中将气、液分离，未反应的气体由管道16通过第二级吸收塔顶的喷射器15，进入第二级吸收塔2内，由分离器12经管道17分离下来的由亚硝酸钙、硝酸钙、未 反应的氢氧化钙和水组成的混合液，通过压力循环泵7将其一部分经管道18送入第二级吸收塔2内，继续进行吸收反应；

反应后的气液混合物，又在该塔底的分离器13中进行气液分离，尾气由总排气管道20送至尾气处理系统，而分离出的混合液一部分经管道19进入沉淀槽11进行沉淀， 其底部的沉淀硝酸钙由管道23排出，其上消液经管道22由压力泵9和输出管道21送入中和塔3 的底部，所需氧化氮气由氧化器经管道27、阀门29和管道31补充入中和塔3内，将残留的 Ca(OH)₂中和掉，即生成PH值为7-8的亚硝酸钙中和液，由管道24送入后加工工序，尾气由管 道25送入总排气管排出。分离器12分离出的混合液，除一部份由压力泵7送入水冷却器5，冷却到30℃-50℃后经管道32和喷射器14返回级吸收塔内，而由分离器13分离出来的混合液， 由压力泵8经管道34送入水冷却器6冷却至30℃-38℃后，经管道33和喷射器15返回第二级吸收塔内；在第二级吸收塔进行吸收反应时，不足的氧化氮气，可由氧化器10、管道27、阀门28 和管道30经喷射器15补入塔内。

图1为本发明工艺流程图

图2为本发明设备结构示意图

图中标记：1为级吸收塔，2为第二级吸收塔，3为中和塔，4、5、6为水冷却管，7、8 为压力循环泵，9为压力泵，10为氧化器，11为沉淀槽，12、13为吸收塔底分离器，14、15为 吸收塔顶喷射器，16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、30、31、32、33、34均 为管道，28、29为阀门。

应用 ^[3]

干混砂浆，是建材领域新兴的干混材料之一，以水泥为主要胶结料与干 燥筛分处理的细集料、矿物掺合料、加强材料和外加剂按一定比例混合而成 的混合物。干混砂浆具有便于运输和储存的特点，但是干混砂浆在作为地坪 砂浆使用时，其抗耐磨性较低，由此限制了干混砂浆的应用。

CN201410681304.9提供一种干混耐磨地坪砂浆，该干混耐磨地坪砂浆具有优异的抗压强度、抗折强度和耐磨性。所述干混耐磨地坪砂浆含有水泥、粉煤灰、钢渣、河砂、羟乙基纤维素、苯乙烯-丁二 烯共聚物、减水剂、早强剂和亚硝酸钙；相对于100重量份的河砂，所述水 泥的含量为15-25重量份，所述粉煤灰的含量为10-15重量份，所述钢渣的含量为5-8重量份，所述羟乙基纤维素的含量为3-6重量份，所述苯乙烯- 丁二烯共聚物的含量为4-7重量份，所述减水剂的含量为0.3-0.5重量份，所述早强剂的含量为0.5-0.8重量份，所述亚硝酸钙的含量为1-3重量份。本发明提供的干混耐磨地坪砂浆通过各物料的协同作用使得该干混耐磨地坪砂浆能够在寒冷环境中使用，即使使用温度低至-15℃，该干混耐磨地坪砂浆使用后也不出现开裂和剥落的情况。

主要参考资料

[1] CN02134123.0 一种生产亚硝酸钙的新工艺及其设备

[2]田永淑.氨氧化法制亚硝酸钙[J].无机盐工业,2003(03):32-33.

[3]CN201410681304.9 干混耐磨地坪砂浆及其制备方法