CN102557077B - 利用乳酸生产中产生的硫酸钙废渣生产硫酸铵的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开利用乳酸生产中产生的硫酸钙废渣生产硫酸铵的方法，包括如下步骤：(1)原料准备：水、硫酸钙废渣和碳酸氢铵，硫酸钙(按硫酸钙废渣中硫酸钙含量计，下同)与碳酸氢铵的物质的量之比为1∶(0.9～1.2)，硫酸钙废渣的粒度大于等于80目；(2)向反应釜中加入水和碳酸氢铵，搅拌使碳酸氢铵全部溶解，溶液中碳酸氢铵的质量分数为20％～30％；(3)控制反应釜内溶液的温度为20～30℃，在搅拌下加入硫酸钙废渣，反应0.5～3小时；反应过程中不断加入氨水以调节反应釜内溶液pH为8～10，并保持至反应结束。本发明能够减少氨水用量，提高硫酸钙废渣中硫酸钙的转化率和硫酸铵收率，适用于乳酸生产企业的硫酸钙废渣综合利用生产硫酸铵。

Description

利用乳酸生产中产生的硫酸钙废渣生产硫酸铵的方法
技术领域
本发明涉及乳酸生产中产生的硫酸钙废渣转化利用，特别涉及利用乳酸生产中产生的硫酸钙废渣生产硫酸铵的方法。
背景技术
在现有技术中，乳酸生产中会产生大量的硫酸钙废渣，通常是将硫酸钙废渣直接出售（比如出售给水泥厂），但是价格较低。中国专利文献CN101284676B公开了硫酸铵制造工艺，其采用硫酸钙作为原料；但在实际工业生产中存在如下技术缺陷：1、对于乳酸生产企业来说，需要购买氨水和二氧化碳作为原料，而氨水的储存和运输都非常不方便；2、硫酸钙转化率较低，导致硫酸铵的收率低，3、反应产生的碳酸钙中常常包夹大量的硫酸钙，反应温度升高，包夹硫酸钙的量增加。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种能够提高硫酸钙废渣中硫酸钙的转化率和硫酸铵收率，适用于乳酸生产企业利用硫酸钙废渣生产硫酸铵的方法。
本发明的技术方案是这样实现的：利用乳酸生产中产生的硫酸钙废渣生产硫酸铵的方法，包括如下步骤：
（1）原料准备：水、硫酸钙废渣和碳酸氢铵，硫酸钙废渣的粒度大于等于80目；原料硫酸钙废渣中硫酸钙的物质的量与碳酸氢铵的物质的量之比为1：（0.9～1.2）；
（2）向反应釜中加入水和碳酸氢铵，搅拌使碳酸氢铵全部溶解，溶液中碳酸氢铵的质量分数为20%～30%；
（3）控制反应釜内溶液的温度为20～30℃，在搅拌下加入硫酸钙废渣，反应0.5～3小时；反应过程中不断加入氨水以调节反应釜内溶液pH为8～10，并保持至反应结束。
上述利用乳酸生产中产生的硫酸钙废渣生产硫酸铵的方法，在步骤（3）之后还包括步骤（4）：使反应釜内溶液的温度升高到大于30℃、小于等于35℃，反应0.5～1.5小时。
上述利用乳酸生产中产生的硫酸钙废渣生产硫酸铵的方法，在步骤（2）中：溶液中碳酸氢铵的质量分数为22%～26%。
上述利用乳酸生产中产生的硫酸钙废渣生产硫酸铵的方法，在上述步骤（4）之后还包括如下步骤：
（5）用板框过滤装置过滤；
（6）将滤液调至pH为6～7，浓缩、冷却结晶得硫酸铵。
上述利用乳酸生产中产生的硫酸钙废渣生产硫酸铵的方法，在上述步骤（6）中利用浓度为25%的硫酸调节pH。
上述利用乳酸生产中产生的硫酸钙废渣生产硫酸铵的方法，步骤（1）中硫酸钙与碳酸氢铵的物质的量之比为1：1.1。
上述利用乳酸生产中产生的硫酸钙废渣生产硫酸铵的方法，步骤（3）中首先控制反应釜内溶液的温度为25℃，反应0.5～1.5小时；步骤（4）中控制反应釜内溶液的温度为35℃，反应0.5～1.5小时。
上述利用乳酸生产中产生的硫酸钙废渣生产硫酸铵的方法，步骤（3）中加入氨水调节反应液pH为8.5，并保持至反应结束。
本发明的有益效果是：（1）提高硫酸钙废渣中硫酸钙的转化率和碳酸钙收率，尤其适用于乳酸生产企业产生的硫酸钙废渣生产硫酸铵。（2）在接近环境温度下反应，不需要耗费很多热能对反应釜加热，节约能源。（3）产率高，经济效益明显。（4）碳酸氢铵廉价易得，便于运输和储存。（5）采用分段控温技术：反应开始阶段在较低的温度进行，降低反应速度，防止生成的碳酸钙对硫酸钙废渣形成包夹而影响硫酸钙废渣继续反应；反应一段时间之后，反应釜内溶液中的反应物浓度降低，再将反应釜内溶液的温度升高，以增大反应速度，缩短反应时间；促进反应向生成物方向进行，提高转化率。
具体实施方式
实施例1
本实施例利用乳酸生产中产生的硫酸钙废渣生产硫酸铵的方法，包括如下步骤：
（1）原料准备：水、硫酸钙废渣和碳酸氢铵，原料硫酸钙废渣中硫酸钙的物质的量与碳酸氢铵的物质的量之比为1：0.9，硫酸钙废渣的粒度为80目；
（2）向反应釜中加入水和碳酸氢铵，搅拌使碳酸氢铵全部溶解溶液中碳酸氢铵的质量分数为20%；
（3）控制反应釜内溶液的温度为20℃，在搅拌下加入硫酸钙废渣，反应0.5小时；反应过程中不断加入氨水以调节反应釜内溶液pH为8，并保持至反应结束。
（4）使反应釜内溶液的温度升高到33℃，反应0.5小时；
（5）用板框过滤装置过滤，滤渣干燥后称重，然后测定滤渣中碳酸钙的含量；
（6）利用浓度为25%的硫酸将滤液调至pH为6～7，浓缩、冷却结晶得硫酸铵。
实施例2
本实施例利用乳酸生产中产生的硫酸钙废渣生产硫酸铵的方法，包括如下步骤：
（1）原料准备：水、硫酸钙废渣和碳酸氢铵，原料硫酸钙废渣中硫酸钙的物质的量与碳酸氢铵的物质的量之比为1：1.2，硫酸钙废渣的粒度为100目；
（2）向反应釜中加入水和碳酸氢铵，搅拌使碳酸氢铵全部溶解，溶液中碳酸氢铵的质量分数为30%；
（3）控制反应釜内溶液的温度为30℃，在搅拌下加入硫酸钙废渣，反应3小时；反应过程中不断加入氨水以调节反应釜内溶液pH为10，并保持至反应结束；
（4）使反应釜内溶液的温度升高到34℃，反应1.5小时；
（5）用板框过滤装置过滤，滤渣干燥后称重，然后测定滤渣中碳酸钙的含量；
（6）利用浓度为25%的硫酸将滤液调至pH为6～7，浓缩、冷却结晶得硫酸铵。
实施例3
本实施例利用乳酸生产中产生的硫酸钙废渣生产硫酸铵的方法，包括如下步骤：
（1）原料准备：水、硫酸钙废渣和碳酸氢铵，原料硫酸钙废渣中硫酸钙的物质的量与碳酸氢铵的物质的量之比为1：1.1，硫酸钙废渣的粒度为80目；
（2）向反应釜中加入水和碳酸氢铵，搅拌使碳酸氢铵全部溶解，溶液中碳酸氢铵的质量分数为22%；
（3）控制反应釜内溶液的温度为25℃，在搅拌下加入硫酸钙废渣，反应1.5小时；反应过程中不断加入氨水以调节反应釜内溶液pH为8.2，并保持至反应结束。
（4）使反应釜内溶液的温度升高到35℃，反应1.5小时；
（5）用板框过滤装置过滤，滤渣干燥后称重，然后测定滤渣中碳酸钙的含量；
（6）利用浓度为25%的硫酸将滤液调至pH为6～7，浓缩、冷却结晶得硫酸铵。
实施例4
本实施例利用乳酸生产中产生的硫酸钙废渣生产硫酸铵的方法，包括如下步骤：
（1）原料准备：水、硫酸钙废渣和碳酸氢铵，原料硫酸钙废渣中硫酸钙的物质的量与碳酸氢铵的物质的量之比为1：1.1，硫酸钙废渣的粒度为120目；
（2）向反应釜中加入水和碳酸氢铵，搅拌使碳酸氢铵全部溶解，溶液中碳酸氢铵的质量分数为25%；
（3）控制反应釜内溶液的温度为25℃，在搅拌下加入硫酸钙废渣，反应1.5小时；反应过程中不断加入氨水以调节反应釜内溶液pH为8，并保持至反应结束。
（4）使反应釜内溶液的温度升高到35℃，反应1.5小时；
（5）用板框过滤装置过滤，滤渣干燥后称重，然后测定滤渣中碳酸钙的含量；
（6）利用浓度为25%的硫酸将滤液调至pH为6～7，浓缩、冷却结晶得硫酸铵。
实施例5
本实施例利用乳酸生产中产生的硫酸钙废渣生产硫酸铵的方法，包括如下步骤：
（1）原料准备：水、硫酸钙废渣和碳酸氢铵，原料硫酸钙废渣中硫酸钙的物质的量与碳酸氢铵的物质的量之比为1：1.1，硫酸钙废渣的粒度为100目；
（2）向反应釜中加入水和碳酸氢铵，搅拌使碳酸氢铵全部溶解，溶液中碳酸氢铵的质量分数为26%；
（3）控制反应釜内溶液的温度为25℃，在搅拌下加入硫酸钙废渣，反应1.5小时；反应过程中不断加入氨水以调节反应釜内溶液pH为8.5，并保持至反应结束。
（4）使反应釜内溶液的温度升高到35℃，反应1.5小时；
（5）用板框过滤装置过滤，滤渣干燥后称重，然后测定滤渣中碳酸钙的含量；
（6）利用浓度为25%的硫酸将滤液调至pH为6～7，浓缩、冷却结晶得硫酸铵。
上述实施例1-5中硫酸铵收率和硫酸钙废渣中硫酸钙的转化率为：
硫酸铵收率 硫酸钙废渣中硫酸钙的转化率
实施例1 85.2% 88.6%
实施例2 90.3% 92.4%
实施例3 95.1% 98.2%
实施例4 95.8% 98.7%
实施例5 95.5% 98.5%
在上述实施例1-5中，考虑到步骤（6）中的浓缩成本以及碳酸氢铵与硫酸钙废渣反应的转化率，在步骤（2）中控制溶液中碳酸氢铵的质量分数为20%～30%；这样既能够降低步骤（6）中的浓缩成本，又能够确保步骤（3）和步骤（4）中碳酸氢铵与硫酸钙废渣反应的转化率处于较高的水平；即：能够使得碳酸氢铵与硫酸钙废渣反应后的溶液中，硫酸铵的质量分数处于一个合理的范围，使得浓缩成本较低，同时也能够保证硫酸铵的收率和硫酸钙废渣中硫酸钙的转化率，从整体上降低生产成本，适于工业化生产；最为优选的是在步骤（2）中控制溶液中碳酸氢铵的质量分数为22%～26%。

Claims (1)

1.利用乳酸生产中产生的硫酸钙废渣生产硫酸铵的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）原料准备：水、硫酸钙废渣和碳酸氢铵，原料硫酸钙废渣中硫酸钙的物质的量与碳酸氢铵的物质的量之比为1：1.1，硫酸钙废渣的粒度为120目；
（2）向反应釜中加入水和碳酸氢铵，搅拌使碳酸氢铵全部溶解，溶液中碳酸氢铵的质量分数为25%；
（3）控制反应釜内溶液的温度为25℃，在搅拌下加入硫酸钙废渣，反应1.5小时；反应过程中不断加入氨水以调节反应釜内溶液pH为8，并保持至反应结束；
（4）使反应釜内溶液的温度升高到35℃，反应1.5小时；
（5）用板框过滤装置过滤，滤渣干燥后称重，然后测定滤渣中碳酸钙的含量；
（6）利用浓度为25%的硫酸将滤液调至pH为6～7，浓缩、冷却结晶得硫酸铵。
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