CN103990300A - 一种改性脱硫石膏及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性脱硫石膏的制备方法，包括：将脱硫石膏原料粉碎至粒径0.18-0.25mm，加入酸溶液中，搅拌，过滤，所得滤饼加水制成固相质量浓度为5-30wt％的料浆，将所述料浆加入反应釜中，加入改性剂，调节pH为6-8，进行改性反应，反应后的脱硫石膏干燥至含水量为5-15wt％，获得改性脱硫石膏。本发明还提供上述方法制成的改性脱硫石膏及其用作煤泥水沉降剂的用途。本发明方法工艺简单，成本低廉，制得的改性脱硫石膏性质稳定，对煤泥水的沉降效果良好。

Description

一种改性脱硫石膏及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及一种制备改性脱硫石膏的方法、由该方法制得的改性脱硫石膏及其用途。
背景技术
选煤厂的煤泥水是由悬浮液、电解质和胶体组成的混合物，由于固体颗粒的粒度组成大小不一，又是一个多分散系统，组成及特性比较复杂，因此，选择合适的沉降剂对于及时排除颗粒物，获取澄清的循环水，实现选煤厂洗水闭路循环具有重要意义。现有的煤泥水沉降剂有多种，如聚丙烯酰胺、明矾、氯化铝、氯化铁、氯化钙、氧化钙等。由于煤泥水沉降剂用量较大，而现有的沉降剂价格均较高，导致选煤厂沉降煤泥水的成本较高。
烟气脱硫石膏是火电厂含硫燃料的烟气进行脱硫净化处理后得到的副产品，排放量大，价格低廉，其主要成分与天然石膏一样，也是CaSO4·2H2O，具有纯度高、成分稳定、粒度小、有害杂质少的特点，是一种品质较好的石膏。目前脱硫石膏主要应用于水泥生产、建筑墙体粉刷、石膏建筑砌块生产等领域，现有的针对脱硫石膏的改性研究也多针对这些应用领域。
由于脱硫石膏的在水中的粘度大，分散性差，流动性差，加之含水量高，可用于吸附颗粒的表面能较低，因而不利于吸附煤泥水中的颗粒物，目前也没有将脱硫石膏用作煤泥水沉降剂的相关研究和应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备改性脱硫石膏的方法，该方法原料易得，工艺简单，成本低廉，制得的改性脱硫石膏对煤泥水的沉降效果良好，适合用作煤泥水沉降剂。
本发明的另一目的在于提供由上述方法制得的改性脱硫石膏。
本发明还提供上述改性脱硫石膏作为煤泥水沉降剂的用途。
本发明的发明目的是通过如下技术方案实现的：
一种改性脱硫石膏的制备方法，包括：
(1)将脱硫石膏原料粉碎至粒径0.18-0.25mm；
(2)将粉碎后的脱硫石膏原料加入酸溶液中，搅拌，过滤；
(3)过滤所得滤饼加水制成固相质量浓度为5-30wt％的料浆；
(4)将所述料浆加入反应釜中，加入改性剂，调节pH为6-8，进行改性反应；
(5)将反应后的脱硫石膏干燥至含水量为5-15wt％，获得改性脱硫石膏。
优选地，步骤(1)所述脱硫石膏原料粉碎至粒径0.21-0.25mm。
脱硫石膏的粒径对于煤泥水沉降具有重要影响。若粒径过大，则沉降效果不佳且造成浪费；若粒径过小，则会增大煤泥水粘度，不利于沉降。发明人发现，当脱硫石膏原料的粒径在上述范围内时，最后制得的改性脱硫石膏的粒径对煤泥水的沉降效果最佳。
优选地，步骤(2)所述酸溶液为盐酸溶液或硝酸溶液，浓度为1.5-3mol/L，所述酸溶液的用量为所述脱硫石膏原料重量的3-5倍。
步骤(2)的目的在于除去脱硫石膏原料中的酸溶性杂质，例如碳酸钙、二氧化硅、氧化铝、氧化镁等，提高脱硫石膏的纯度，使脱硫石膏更易于改性。
优选地，步骤(3)所述料浆中的固相质量浓度为5-15wt％。
优选地，步骤(4)所述改性剂选自环氧树脂、水解聚马来酸、氯化钠、十二烷基硫酸钠、十四烷基硫酸钠中的一种或两种，更优选为环氧树脂和/或水解聚马来酸。
优选地，所述改性剂的加入量为所述脱硫石膏原料重量的0.5-5wt％。
步骤(4)可采用常规的碱溶液，例如氢氧化钙溶液、氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液调节pH值。
优选地，步骤(4)所述改性反应的反应釜压力为0.8-2.25MPa，反应温度为120-160℃，反应时间为15-60min。在该反应条件下，能够使脱硫石膏达到需要的改性效果。
通过加入上述优选的改性剂，调节pH至6-8，并采用上述改性条件，使得改性剂与料浆在合适的改性条件下接触，使脱硫石膏的性质向含水量降低、粘度降低、流动性增加，在水中分散性更好等适合作为煤泥水沉降剂的方向转变，制得的改性脱硫石膏在水中分散性更好，从而能够更有效地沉降煤泥水中的颗粒物。
优选地，步骤(5)所述干燥的温度为100-300℃。可采用常压或减压干燥方式，干燥设备可采用马弗炉、真空干燥箱等。
本发明还提供由上述方法制成的改性脱硫石膏。
本发明还提供上述改性脱硫石膏作为煤泥水沉降剂的用途。
本发明提供了一种专门用作煤泥水沉降剂的改性脱硫石膏的制备方法，该方法工艺简单，成本低廉；使用的改性剂无毒，制备过程安全环保。本发明方法制得的改性脱硫石膏粘度小，在煤泥水中容易分散均匀，从而能够与煤泥水中的颗粒接触充分，有效加速煤泥水沉降，并经试验验证沉降效果显著，所得的改性脱硫石膏性质十分稳定，不会反弹。本发明方法首次公开了将改性脱硫石膏用作煤泥水沉降剂的用途，与现有的煤泥水沉降剂相比，本发明产品的成本大幅降低且沉降效果显著，同时为脱硫石膏这一火电厂副产品提供了一条新的应用途径。
具体实施方式
以下通过具体实施例的方式对本发明的改性脱硫石膏的制备方法进行具体说明，但这些内容并不用于限定本发明的保护范围。
以下实施例中采用的脱硫石膏原料均为西山煤电古交电厂的燃煤机组进行烟气脱硫产生的，采用的煤泥水为西山煤电太原选煤厂洗煤产生的。
实施例1
将50g脱硫石膏原料粉碎至粒径为0.18-0.25mm，加入200mL的2mol/L的盐酸溶液中，搅拌，过滤，滤饼加水制成固相质量浓度为10wt％的料浆，将所得料浆加入高压反应釜中，加入水解聚马来酸2.5g，采用氢氧化钾溶液调节pH为7，釜内压力为1.25MPa，150℃下反应30min，将反应后的脱硫石膏脱水，并于150℃下干燥2.5小时，获得改性脱硫石膏。
实施例2
将50g脱硫石膏原料粉碎至粒径为0.18-0.25mm，加入180mL的2.5mol/L的盐酸溶液中，搅拌，过滤，滤饼加水制成固相质量浓度为8wt％的料浆，将所得料浆加入高压反应釜中，加入氯化钠1g，采用氢氧化钙溶液调节pH为6，釜内压力为1.0MPa，130℃下反应20min，将反应后的脱硫石膏脱水，并于150℃下干燥3小时，获得改性脱硫石膏。
实施例3
将50g脱硫石膏原料粉碎至粒径为0.18-0.25mm，加入150mL的2mol/L的盐酸溶液中，搅拌，过滤，滤饼加水制成固相质量浓度为13wt％的料浆，将所得料浆加入高压反应釜中，加入十二烷基硫酸钠2g，采用氢氧化钾溶液调节pH为6.5，釜内压力为1.25MPa，150℃下反应30min，将反应后的脱硫石膏脱水，并于150℃下干燥3.5小时，获得改性脱硫石膏。
实施例4
将50g脱硫石膏原料粉碎至粒径为0.21-0.25mm，加入150mL的2mol/L的盐酸溶液中，搅拌，过滤，滤饼加水制成固相质量浓度为15wt％的料浆，将所得料浆加入高压反应釜中，加入十四烷基硫酸钠2.5g，采用氢氧化钠溶液调节pH为7，釜内压力为2.0MPa，150℃下反应40min，将反应后的脱硫石膏脱水，并于150℃下干燥3.0小时，获得改性脱硫石膏。
实施例5
将50g脱硫石膏原料粉碎至粒径为0.21-0.25mm，加入150mL的2mol/L的盐酸溶液中，搅拌，过滤，滤饼加水制成固相质量浓度为12wt％的料浆，将所得料浆加入高压反应釜中，加入十四烷基硫酸钠和环氧树脂各1g，采用氢氧化钠溶液调节pH为8，釜内压力为2.25MPa，150℃下反应40min，将反应后的脱硫石膏脱水，并于150℃下干燥3小时，获得改性脱硫石膏。
实施例6
将50g脱硫石膏原料粉碎至粒径为0.21-0.25mm，加入150mL的2mol/L的盐酸溶液中，搅拌，过滤，滤饼加水制成固相质量浓度为12wt％的料浆，将所得料浆加入高压反应釜中，加入十四烷基硫酸钠和氯化钠各1g，采用氢氧化钠溶液调节pH为7，釜内压力为2.0MPa，150℃下反应40min，将反应后的脱硫石膏脱水，并于150℃下干燥3小时，获得改性脱硫石膏。
根据GB/T26919-2011“选煤厂煤泥水自然沉降试验方法”记载的方法，采用实施例1-6得到的改性脱硫石膏对选煤厂煤泥水进行沉降试验，同时以常用煤泥水沉降剂明矾和聚合氯化铝作为对比沉降剂，进行沉降试验。试验结果见表1。
表1
由表1可见，明矾作为沉降剂时，沉降速度较高，但其上清液浊度也较高；而聚合氯化铝作为沉降剂，上清液浊度低于明矾，但沉降速度较低。与明矾和聚合氯化铝相比，本发明方法制得的改性脱硫石膏，其沉降速度均高于对比沉降剂，且上清液浊度均低于对比沉降剂，整体沉降效果显著，加之本发明的改性脱硫石膏原料易得，成本低廉，因而具有良好的应用前景。

Claims (10)

1.一种改性脱硫石膏的制备方法，包括：
(1)将脱硫石膏原料粉碎至粒径0.18-0.25mm；
(2)将粉碎后的脱硫石膏原料加入酸溶液中，搅拌，过滤；
(3)过滤所得滤饼加水制成固相质量浓度为5-30wt％的料浆；
(4)将所述料浆加入反应釜中，加入改性剂，调节pH为6-8，进行改性反应；
(5)将反应后的脱硫石膏干燥至含水量为5-15wt％，获得改性脱硫石膏。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述脱硫石膏原料粉碎至粒径0.21-0.25mm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述酸溶液为浓度为1.5-3mol/L的盐酸溶液或硝酸溶液，所述酸溶液的用量为所述脱硫石膏原料重量的3-5倍。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述料浆中固相质量浓度为5-15wt％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述改性剂选自环氧树脂、水解聚马来酸、氯化钠、十二烷基硫酸钠、十四烷基硫酸钠中的一种或两种。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述改性剂的加入量为所述脱硫石膏原料重量的0.5-5wt％。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述反应釜内压力为0.8-2.25MPa，改性反应的温度为120-160℃，反应时间为15-60min。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)所述干燥的温度为100-300℃。
9.根据权利要求1-8任一项所述的方法制成的改性脱硫石膏。
10.权利要求9所述的改性脱硫石膏作为煤泥水沉降剂的用途。
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