电石渣是电石法生产乙炔过程中产生的废渣，其主要成分是Ca(OH)2。要实现化学工业的绿色和可持续发展，必须推进固体废物的综合利用，发展循环经济。前期电石渣主要用于生产普通水泥、耐火砖等建筑材料。其资源利用存在两个问题，一是综合利用率低，二是矿渣制成的产品附加值低。目前利用电石渣制备碳酸钙可以实现电石渣的高附加值利用。碳酸钙作为一种重要的精细化工产品，用途广泛。
电石渣制备碳酸钙的基本方法和循环过程
用电石渣制备碳酸钙，首先要对电石渣进行处理，得到Ca(OH)2悬浮液或可溶性钙离子溶液，然后碳化得到碳酸钙，如图1所示。通过控制工艺可以制备出高纯度、高白度、不同结构和晶型的碳酸钙产品，以满足不同的应用需求。
图1一种从电石渣中提取钙的方法
电石渣获取钙资源有两种途径:一种是直接煅烧，然后用水消化，得到一定浓度的氢氧化钙溶液；另一种是用浸出剂浸出可溶性钙离子溶液，无需煅烧。盐酸或氯化铵溶液常用作浸出剂，在一些研究中也选用甘氨酸和脂肪酸作为浸出剂。几种浸出剂与电石渣的反应见式(1)～(4)。也有两种方式结合的提取方法，即先高温煅烧，再用浸出剂浸出。
碳化法常用的碳化方法有CO2碳化和碳酸盐碳化。CO2碳化是工业上常用的碳化方法。碳酸盐碳化本质上是一种复分解反应。使用的碳酸盐包括碳酸铵或碳酸氢铵、碳酸钠等。盐酸浸出液与碳酸钠的碳酸化反应见式(5)，氯化铵浸出液与不同碳酸化剂的碳酸化反应见式(6)和式(7)。可以看出，CO2碳化和碳酸氢铵碳化不仅产生了CaCO3，还副产NH4Cl，可以回收作为浸出剂循环使用。
CO2碳化常采用气液间歇鼓泡碳化工艺，混合气体中CO2的流量和浓度是影响产品结构和性能的重要因素。复分解反应碳化可以实现液-液连续碳化。连续碳化反应体系可以形成较高且均匀的过饱和度，粒径小于间歇碳化。
氯化铵浸出碳化法及其循环工艺
氯化铵浸出碳化法因其可实现循环利用而得到广泛研究，是电石渣资源化利用制备碳酸钙的理想方法。回收工艺包括回收浸出反应逸出的少量氨气，回收碳化反应产生的氯化铵滤液，回收滤渣和过滤得到的碳酸钙洗涤液中的少量氯化铵。
电石渣制备轻质碳酸钙根据制备方法和质量的不同，碳酸钙可分为重质碳酸钙和轻质碳酸钙。轻质碳酸钙是沉淀碳酸钙，不同于重质碳酸钙。它的粒径更细，纯度更高，应用领域更广。由于氢氧化钙溶解度低，水溶法提取的钙离子利用率低，不利于工业化生产。工业化不仅需要高质量的产品，还需要高的电石渣利用率。目前，电石渣制备轻质碳酸钙采用氯化铵浸出和CO2碳化工艺，株洲化工集团和湖南工业大学已建成50kt/a高纯轻质碳酸钙生产线。
电石渣制备纳米碳酸钙及其表面改性
纳米碳酸钙是一种高附加值的精细化工产品。纳米碳酸钙由于粒径小、比表面积大，容易团聚。通过表面改性提高纳米CaCO在橡胶、塑料等有机聚合物中的分散性是其应用的关键技术。陈红等在电石渣煅烧溶出后间歇鼓泡CO2碳化制备超细碳酸钙过程中进行了表面改性研究。发现在碳化过程中加入改性剂钛酸酯偶联剂JN117后，碳酸钙的吸油值由未改性产品的72m L/100g下降到29m L/100g，活化度由0提高到98.9%，优于蒸煮过程中的改性和碳酸钙产品的直接改性。
电石渣制备碳酸钙的晶型控制
碳酸钙的晶型主要有球形、立方体、针状、链状、板状等。不同晶型的碳酸钙有不同的用途。不同形态碳酸钙的合成本质上是动力学和热力学因素竞争的结果。通过调节各种反应条件，可以制备不同晶型和形状的碳酸钙。和温度添加剂是影响碳酸钙晶形和形态的重要因素。
在国际上，通过控制条件可以制备出结构复杂精细的碳酸钙产品。在美国专利US7708973B2中，通过添加不同的晶体控制剂，包括柠檬酸、聚丙烯酸和聚天冬氨酸，制备了具有纳米纤维结构、纳米念珠结构、木柴结构和纳米片状结构的碳酸钙。在国内，电石渣制备纳米碳酸钙的晶型控制研究有待深入，在普通结构的基础上进一步开发精细结构的碳酸钙产品。
结论与展望
电石渣制备的碳酸钙产品从轻质碳酸钙到纳米碳酸钙不等。通过表面改性增加纳米碳酸钙的活性和适用性，通过晶型控制获得不同晶型的产品，体现了低附加值应用向高附加值应用发展的趋势，具有明显的经济效益和环境效益。同时，碳酸钙的制备应向超细化、表面改性、结构复杂、晶型可控的方向发展。
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