CN101838007A

CN101838007A - 一种纳米硫酸钙的制备工艺

Info

Publication number: CN101838007A
Application number: CN201010146101A
Authority: CN
Inventors: 曾维兴
Original assignee: NEW HENGGUANG TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: NEW HENGGUANG TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2010-04-10
Filing date: 2010-04-10
Publication date: 2010-09-22

Abstract

本发明公开了一种纳米硫酸钙的制备工艺，它采用石灰与硫酸铵为原料，生产工艺包括石灰氧化钙的乳化、含阻变剂的氢氧化钙乳液与硫酸铵溶液的反应生成纳米硫酸钙浆体、过滤水洗、干燥等工艺过程。该技术适合于采用硫酸亚铁为原料生产氧化铁系列颜料过程硫酸铵溶液的回收与氨的循环利用处理，为以硫酸亚铁为原料制备氧化铁系列颜料过程的关键核心技术。本发明在制备过程中引入了阻变剂，防止硫酸铵与氢氧化钙形成的超细纳米硫酸钙粒子在液相环境中长大，使得采用化学法制备超细纳米硫酸钙产品工业化生产成为可能。

Description

一种纳米硫酸钙的制备工艺

技术领域：

本发明涉及化工领域，具体是一种采用石灰与硫酸铵为原料制备纳米硫酸钙的工艺技术。该发明技术特为采用硫酸亚铁制备氧化铁颜料过程排放的硫酸铵回收利用而开发的。

技术背景：

采用硫酸亚铁制备氧化铁系列颜料存在的主要问题是要采用大量的工业碱中和过程的酸，形成的硫酸铵难于回收处理，且附加值低，使得生产的成本偏高，不能工业化生产。

采用硫酸铵与石灰反应回收体系的氨，做到氨的循环使用，形成的石膏硫酸钙也没有多大的使用价值。

创立一种新的硫酸铵回收利用工艺技术，并实现高档硫酸钙产品的联产，大幅降低以硫酸亚铁为原料生产高档氧化铁系列颜料的生产成本，使之最终走上大工业化生产的道路，具有重要的经济价值。

发明内容

本发明技术的目的在解决上述存在的问题，做到氧化铁颜料与高品位的纳米硫酸钙的联产，实现高档氧化铁颜料与高档硫酸钙产品的最低成本化。

本发明的解决问题使用的技术方案是：

超细的纳米硫酸钙在水性环境中粒子容易长大，最终形成针状的粗硫酸钙粒子，一般采用经典的化学法在水性环境中不能制备超细的纳米硫酸钙粒子。

采用硫酸铵与氧化钙为原料，在制备的过程中引入阻变剂，阻碍超细的纳米硫酸钙粒子发生长大，干燥后最终形成纳米硫酸钙产品，解决了在水性环境中制备超细的纳米硫酸钙技术难题。

1为制备白度较高的纳米硫酸钙产品，采用的工业氧化钙含量要求在95％以上、活性高。

2采用80℃以上的热水与氧化钙反应，制备超细的氢氧化钙乳液。

3将氢氧化钙乳液过筛，将体系中的粗颗粒杂质分离，得到精制的氢氧化钙乳液。

4将精制的氢氧化钙乳液加入硫酸钙的阻变剂，得到含有阻变剂的氢氧化钙乳液。阻变剂为硬脂酸盐。

5取从氧化铁系列颜料制备过程来的硫酸铵溶液，加入含有阻变剂的氢氧化钙乳液，搅拌反应，形成纳米硫酸钙与稀氨水溶液的浆液。

(NH₄)2SO₄+Ca(OH)₂＝CaSO₄.2H2O(纳米硫酸钙)+2NH₃

6过滤水洗，得到纳米硫酸钙滤饼与稀氨水溶液，纳米硫酸钙滤饼去干燥处理，得到60-80纳米无水纳米硫酸钙成品。

7将稀氨水溶液分馏处理，得到一定浓度的氨水溶液，返回氧化铁颜料的制备系统，做到氨的循环使用。塔底流出的热废水与进入解吸塔的稀氨水溶液换热，回收费热水的余热。

本发明的工艺参数与工艺流程的确定如下：

1在搅拌槽中加入温度在80℃以上的热水，加氧化钙乳化处理，得到氧化钙含量为5％-25％的石灰乳液，优选为15％。采用200目的筛网过滤处理，得到精制的石灰乳液。

2取一定量的阻变剂与精制的石灰乳液混合处理，得到含有阻变剂的浆料体系。阻变剂为硬脂酸盐，如硬脂酸钠、硬脂酸钾等，阻变剂的用量为氧化钙用量的1％-10％，优选为2％-4％。

3将从氧化铁颜料制备过程来的硫酸铵溶液加入含有阻变剂的氢氧化钙浆料体系中，搅拌反应，形成超细的纳米硫酸钙浆体与稀氨水溶液。反应温度为常温。

4将反应完毕的纳米硫酸钙浆液过滤水洗，得到纳米硫酸钙滤饼与稀氨水溶液。

5对纳米硫酸钙滤饼干燥处理，可得到半水硫酸钙晶体或无水硫酸钙晶体产品。

6将稀氨水溶液换热升温到70-80℃后打入分馏塔分馏处理，得到氨水溶液，氨水溶液返回氧化铁颜料的制备过程，循环使用，分馏出来的氨水溶液的浓度为8％-14％，优选12％。

7从分馏塔出来的热废水进入热交换器，加热进塔的稀氨水溶液，温度从95℃下降到45℃。部分45℃的低温废水去配置氢氧化钙乳液，其它部分排放处理。

本发明技术的优越性在于：

1本发明利用以硫酸亚铁为原料制备氧化铁颜料过程形成的硫酸铵滤液废水以及廉价的工业石灰为原料，生产高品位的纳米硫酸钙，并做到了氧化铁颜料生产过程中氨的回收与循环使用，不仅本身纳米硫酸钙的制备成本明显降低，同时使得氧化铁颜料的制备成本降低。

2制备过程中引入了阻变剂，防止硫酸铵与氢氧化钙形成的超细纳米硫酸钙粒子在液相环境中长大，使得采用化学法制备超细纳米硫酸钙产品工业化生产成为可能。

本发明的重要意义是：

1本发明成功解决了采用硫酸铵与石灰制备高品位的纳米硫酸钙的技术问题，并实现了氨的回收利用，实现了以硫酸亚铁为原料制备氧化铁系列颜料与纳米硫酸钙的联产，做到了产品的高品位与廉价化，对硫酸钙产品行业起到重大的推动作用。

2本发明实现了以硫酸亚铁、石灰为原料联产氧化铁颜料与纳米硫酸钙，明显降低了了氧化铁颜料的制备成本，对以硫酸亚铁为原料的氧化铁制备行业亦可起到重大的推动作用。

附图说明

附图为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

制备用原材料：从氧化铁颜料制备过程来的硫酸铵溶液浓度为25％；工业石灰氧化钙，氧化钙含量大于95％。

1、取210千克氧化钙，加入80℃热水，配置氧化钙含量为15％的氢氧化钙乳液1333千克。

2、采用200目的筛网过滤，将氢氧化钙乳液中的杂质粗颗粒分离，得到精制的氢氧化钙乳液。

3、取为氧化钙用量3％的阻变剂硬脂酸钠与氧化钙浆料混合处理，得到含有阻变剂的混合浆料体系。

4、取浓度为25％的硫酸铵溶液1886千克，加入含有阻变剂的氢氧化钙浆料中，常温搅拌2小时，反应完毕，得到纳米硫酸钙浆体与稀氨水溶液。

5、过滤水洗、得到纳米硫酸钙滤饼与浓度为2.5％的稀氨水溶液，滤饼干燥处理得到硫酸钙晶须产品500千克。

6、将稀氨水溶液换热升温75℃后打入分馏塔，分馏处理得到浓度为12％的氨水，返回氧化铁颜料制备系统。

7从塔底流出的热废水进入热交换器，回收加热稀氨水溶液后，温度从95℃下降到45℃。

Claims

1.一种纳米硫酸钙的制备工艺，其特征在于：以石灰、氧化铁颜料生产过程排放的硫酸铵溶液为原料，采用阻变剂防止制备过程中的超细纳米硫酸钙微粒长大，得到超细的纳米硫酸钙粉体；它包括以下步骤：

①石灰的乳化、精制；

②精制氢氧化钙乳液加入阻变剂；

③氢氧化钙浆料与硫酸铵溶液的反应；

④纳米二水硫酸钙浆体过滤水洗及稀氨水的分馏回收。

2.根据权利要求1所述的一种纳米硫酸钙的制备工艺，其特征在于：所述的石灰的乳化、精制包括①采用氧化钙与60℃以上的热水反应，制备当量氧化钙含量在5％-25％的氢氧化钙乳液；优选采用80℃以上的热水；氢氧化钙乳液当量氧化钙的含量优选为15％；石灰氧化钙的含量大于90％，优选大于95％；②将氢氧化钙乳液过筛，使体系中的粗颗粒杂质分离，得到精制的氢氧化钙乳液。

3.根据权利要求1所述的一种纳米硫酸钙的制备工艺，其特征在于：所述阻变剂的加入是将阻变剂加入精制的氢氧化钙乳液进行处理，得到含阻变剂的氢氧化钙浆料体系。

4.根据权利要求1所述的一种纳米硫酸钙的制备工艺，其特征在于：所述与硫酸铵溶液的反应是用硫酸铵溶液与含阻变剂的氢氧化钙浆体反应形成二水纳米硫酸钙浆体；具体是取从氧化铁系列颜料制备过程来的硫酸铵溶液，加入含有阻变剂的氢氧化钙乳液，搅拌反应，形成纳米硫酸钙与稀氨水溶液的浆液，反应式为(NH₄)2SO₄+Ca(OH)₂＝CaSO₄.2H2O(纳米硫酸钙)+2NH₃。

5.根据权利要求1所述的一种纳米硫酸钙的制备工艺，其特征在于：所述水洗是将反应完毕的纳米硫酸钙浆液过滤水洗，得到纳米硫酸钙滤饼与稀氨水溶液；稀氨水的分馏回收是将制备的纳米二水硫酸钙浆体过滤水洗后形成的稀氨水溶液分馏处理，得到浓度为8％-14％的氨水溶液，返回到氧化铁颜料制备系统做到氨的循环使用。

6.根据权利要求5所述的一种纳米硫酸钙的制备工艺，其特征在于：对形成的纳米二水硫酸钙滤饼干燥处理，得到纳米半水硫酸钙产品或者纳米无水硫酸钙产品。

7.根据权利要求1所述的一种纳米硫酸钙的制备工艺，其特征在于：所述的阻变剂是硬脂酸盐，阻变剂的用量为氧化钙用量的1％-10％，优选为2％-4％。