CN104828851A - 一种二水硫酸钙生产方法及生产装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种二水硫酸钙生产方法，其创新点在于：将含废硫酸的酸液与方解石浆混合，通过复分解反应至pH值1～4.2，后用氢氧化钙浆调节pH值至中性，充分反应后，依次经陈化、浓缩、滤泥、脱水，生产出白度90以上，纯度达95%的二水硫酸钙制品。本发明的生产过程利于控制，所得工业副产石膏白度好（90以上）、纯度高（可达95%以上），利于进一步深加工，以获得更大的经济效益，质量好，品质高，且生产成本低，原料来源广泛，价格便宜，具有较高的经济价值。

Description

一种二水硫酸钙生产方法及生产装置
技术领域
本发明涉及一种二水硫酸钙生产方法，本发明还涉及一种二水硫酸钙生产中使用的生产装置，属于工业废硫酸液体的循环回收领域。
背景技术
目前有些生产企业会排出含有10～20%浓度硫酸的废酸液。一般采用液体氢氧化钠或石灰乳中和至中性，会产生大量的硫酸钙（石膏）废渣，处理成本偏高。随着国家深入推行可持续发展的国策，环保意识引起各相关部门的高度重视。有关环境保护，各种可再生资源的有效再利用，以及工业废品再生等各项科研项目得到各企业重视和得以广泛开展，并且很多科研成果已经用于生产实践，不仅使生产环境得到改善，而且创造了很好的经济效益。如工业副产石膏得到广泛的开发利用，主要用于生产建筑用石膏板、装饰用石膏线、以及其它较低端的应用。
目前工业副产石膏存在产品白度差（80以下），硫酸钙含量低（90%以下），影响了副产石膏的进一步深度开发利用，影响到副产石膏资源的有效循环再利用，难以创造经济价值。
    传统工艺中工业石灰化浆白度一般在70～90之间，而且由于生产工业石灰的原料石灰石中含有部分SiO2、Fe2O3、TiO2、MgO等杂质达10%以上，这些因素决定了采用工业石灰化浆生产二水硫酸钙白度、纯度不理想。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种二水硫酸钙生产方法，所得工业副产石膏白度好（90以上）、纯度高（可达95%以上），利于进一步深加工，以获得更大的经济效益。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种二水硫酸钙生产方法，其创新点在于：将摩尔浓度为0.2～0.4mol/L的含废硫酸的酸液与方解石浆混合，通过复分解反应至pH值1～4.2，后用氢氧化钙浆调节pH值至中性，充分反应后，依次经陈化、浓缩、滤泥、脱水，生产出白度90以上，纯度达95%的二水硫酸钙制品。
其反应方程式如下：
H2SO4+CaCO3=CaSO4+H2O+ CO2↑
经反应至pH值为1～4.2，再用氢氧化钙浆中和至混合液呈中性，其反应方程式如下：
H2SO4+Ca(OH)2=CaSO4+2H2O
在此基础上，所述控制方解石浆与废硫酸液混合反应至PH值1.2～4.2。
在此基础上，所述方解石浆的质量浓度为7～25%。
在此基础上，所述氢氧化钙浆的质量浓度为3～15%。
在此基础上，所述化浆成方解石浆的方解石粉的细度控制在200～1000目之间。
在此基础上，所述氢氧化钙的中位粒径为1～10μm。
本发明还有一个目的是提供一种用于二水硫酸钙生产方法中的生产装置，包括依次相连的混酸槽、方解石化浆池、废酸液与方解石混合一级反应槽、二级反应池、PH值调节池和陈化、浓缩池，其创新点在于：所述一级反应槽上方设置有喷淋装置，该喷淋装置凌空于一级反应槽上方5～15cm，所述喷淋装置包括两条主管道和若干根辅助管道，两条主管道分别平行设置于两侧，若干根辅助管道间隔相同距离且相互平行固定于两条主管道之间，均与两条主管道垂直；
 所述若干根辅助管道朝向一级反应池的表面均匀设置有用于释放废硫酸的小孔，该小孔的设置密度为3～5个/cm2。
在此基础上，所述辅助管道设置有10～30根。
本发明的有益效果如下：
（1）本发明的生产过程利于控制，所得工业副产石膏白度好（90以上）、纯度高（可达95%以上），利于进一步深加工，以获得更大的经济效益。
（2）本发明采用的方解石原矿纯度高，CaCO3含量可达99%以上，白度可达92以上。因此，以方解石粉化浆为主体原料生产的副品石膏品质高，且生产成本低、原料来源广泛、价格便宜，具有较高的经济价值。
（3）本发明的方解石粉浆较佳浓度控制在7～25%之间。本发明采用含Ca(OH)2为92%以上氢氧化钙粉，经研磨至较佳中位粒径D50=1～1.5μm的氢氧化钙浆与方解石初步反应后的废酸液继续反应，调整pH值至中性，氢氧化钙用量占总反应物的10%以内，氢氧化钙浆浓度控制在3～7%，在此条件下反应充分，生产的石膏纯度可达95%，白度可达90以上。
（4）本发明经过大量试验，废硫酸溶液对于与方解石浆料反应的深入进行有很大的影响。酸浓度过大反应溶液中反应产物硫酸钙会包裹在方解石颗粒表面，从而阻碍了复分解反应的进一步发生，影响反应产物硫酸钙的纯度，酸浓度过低，反应过程缓慢。将硫酸浓度控制在0.2～0.4mol/L之间，反应相对比较顺畅。为了保证方解石完全反应，废酸流量控制在40～50m3/h，方解石浆流量控制在6～15m3/h，为了确保氢氧化钙浆与废硫酸液完全反应，氢氧化钙浆流量控制在0.3～0.8m3/h。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式作进一步的说明。
图1为本发明的生产流程示意图。
图2为本发明装置的俯视图。
图3为本发明装置的侧视图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作详细说明。
实施例1
首先准备一系列生产装置，其包括：① 混酸槽，② 方解石化浆池，③ 球磨机磨制氢氧化钙浆，④ 废酸液与方解石混合反应槽，⑤ 二级反应池，⑥ PH值调节池，⑦ 陈化、浓缩池。
如图2、3所示：生产装置包括依次相连的混酸槽、方解石化浆池、废酸液与方解石混合一级反应槽、二级反应池、PH值调节池和陈化、浓缩池，一级反应槽上方设置有喷淋装置，该喷淋装置凌空于一级反应槽上方5～15cm，喷淋装置包括两条主管道和若干根辅助管道，两条主管道分别平行设置于两侧，若干根辅助管道间隔相同距离且相互平行固定于两条主管道之间，均与两条主管道垂直；若干根辅助管道朝向一级反应池的表面均匀设置有用于释放废硫酸的小孔，该小孔的设置密度为3～5个/cm2。
具体尺寸设置为一级反应槽为废酸液与方解石混合反应槽，反应槽总面积10～50m2，长10～20m，深0.3m，落差0.2m，槽上布10～30条方解石浆喷淋管。
在上述基础之上，两条主管道形状相同，且均可设置为U型结构，辅助管道间隔相同距离且相互平行固定于两条主管道之间，均与两条主管道垂直通过阀门连接。
二级反应池80m3两座，深2.5m，内置罗茨风机鼓气搅拌装置，池表面布二根方解石浆喷淋管，一根硫酸液喷淋管，用于调节反应PH值至2.8。
PH值调节池90m3两座，内置罗茨风机鼓气搅拌装置，池表面布二根氢氧化钙浆喷淋管3，用于调节PH值至中性。
如图1、2所示：整个工艺流程为：将废硫酸液2经高位混酸槽混合调至浓度为0.2～0.4mol/L，流入如图2所示的一级反应槽中（控制流量为40～50m3/h），化好的方解石浆1由加压泵喷入一级反应槽中，在二级反应池中用罗茨风机鼓气搅拌，充分反应，排出气体生成物，并调节pH值至2.8。在pH调节池用氢氧化钙浆调节pH至中性，转入陈化、浓缩池中，抽去表面澄清水，泥浆经浓缩后用隔膜板框榨泥机滤泥、脱水。
其中，采用的氢氧化钙为含Ca(OH)295%以上氢氧化钙粉，经球磨机研磨至中位粒径D50=5μm的氢氧化钙浆与之中和，调整pH值至中性，氢氧化钙用量占总反应物的10%以内，氢氧化钙浆浓度控制在8%。 方解石浆浓度为质量浓度为7%
本实施例生产所得工业副产石膏白度为90、纯度为95%，利于进一步深加工，以获得更大的经济效益。
实施例2
在实施例1的基础上，改变反应过程中的废硫酸液浓度为0.4mol/L，方解石浆浓度为质量浓度为25%，氢氧化钙浆浓度为质量浓度为7%，氢氧化钙中位粒径为4μm，方解石浆与废硫酸液混合反应至PH值为2.8。
本实施例生产所得工业副产石膏白度为92、纯度为95%，利于进一步深加工，以获得更大的经济效益。
实施例3
在实施例1的基础上，改变反应过程中的废硫酸液浓度为0.3mol/L，方解石浆浓度为质量浓度为8%，氢氧化钙浆浓度为质量浓度为12%，氢氧化钙中位粒径为2μm，方解石浆与废硫酸液混合反应至PH值为2.8。
 本实施例生产所得工业副产石膏白度为93、纯度为96%，利于进一步深加工，以获得更大的经济效益。
     以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定  。

Claims (9)

1.一种二水硫酸钙生产方法，其特征在于：将摩尔浓度为0.2～0.4mol/L的含废硫酸的酸液与方解石浆混合，通过复分解反应至pH值1～4.2，后用氢氧化钙浆调节pH值至中性，充分反应后，依次经陈化、浓缩、滤泥、脱水，生产出白度90以上，纯度达95%的二水硫酸钙制品。
2.根据权利要求1所述的二水硫酸钙生产方法，其特征在于：所述控制方解石浆与废硫酸液混合反应至PH值1.2～4.2。
3.根据权利要求1所述的二水硫酸钙生产方法，其特征在于：所述方解石浆的质量浓度为7～25%。
4.根据权利要求1所述的二水硫酸钙生产方法，其特征在于：所述氢氧化钙浆的质量浓度为3～15%。
5.根据权利要求1所述的二水硫酸钙生产方法，其特征在于：所述化浆成方解石浆的方解石粉的细度控制在200～1000目之间。
6.根据权利要求1所述的二水硫酸钙生产方法，其特征在于：所述氢氧化钙的中位粒径为1～10μm。
7.一种用于权利要求1所述的二水硫酸钙生产方法中的生产装置，包括依次相连的混酸槽、方解石化浆池、废酸液与方解石混合一池反应槽、二级反应池、PH值调节池和陈化、浓缩池，其特征在于：所述一级反应槽上方设置有喷淋装置，该喷淋装置凌空于一级反应槽上方5～15cm，所述喷淋装置包括两条主管道和若干根辅助管道，两条主管道分别平行设置于两侧，若干根辅助管道间隔相同距离且相互平行固定于两条主管道之间，均与两条主管道垂直通过阀门连接；
所述若干根辅助管道朝向一级反应池的表面均匀设置有用于释放废硫酸的小孔，该小孔的设置密度为3～5个/cm2。
8.根据权利要求7所述的二水硫酸钙生产方法中的生产装置，其特征在于：所述辅助管道设置有10～30根。
9.根据权利要求7所述的二水硫酸钙生产方法中的生产装置，其特征在于：所述两条主管道形状相同，且均为U型结构，若干根辅助管道间隔相同距离且相互平行固定于两条主管道之间，均与两条主管道垂直通过阀门连接。
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