CN107021518A - 一种去除废弃物二水硫酸钙结晶水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种去除废弃物二水硫酸钙结晶水的方法，包括溶解、结晶水的分解、过滤和洗涤。本发明提供的技术方案通过化学分解结晶水和降低杂质P2O5的含量，可满足水泥添加剂的质量要求；以工厂废弃物硫酸钙为原料，成本低，使用量大，可以代替大量的天然硫酸钙；原料硫酸钙不需要进行杂质预处理，工艺流程短，连续化生产，工艺参数少，流程简单，投资少。

Description

一种去除废弃物二水硫酸钙结晶水的方法
技术领域
本发明涉及一种去除二水硫酸钙结晶水的方法，具体涉及一种去除废弃物二水硫酸钙结晶水的方法。
背景技术
硫酸钙通常带有2个结晶水或0.5个结晶水，化学式分别为CaSO4·2H2O或CaSO4·0.5H2O，目前，超过98％的磷酸是用硫酸分解氟磷酸钙来生产的，废渣二水硫酸钙(CaSO4·2H2O)的产量为磷酸产量的5倍，因其含有约1.4％P2O5杂质，导致其利用价值低，只有长期堆积于固体废物堆场，已经造成来环境污染和生态危害。
为了解决固体废物的堆放难题，只有采用新技术，变废为宝才能保护环境。经过化学分解结晶水，制得的CaSO4·0.5H2O含游离水为10～15％，含P2O5≤0.5％，可以作为水泥的添加剂。且该产品成本低，可以降低水泥的成本。
CN102659331A号中国专利公开了一种α-半水石膏蒸压生产工艺，工艺步骤如下：(1)将二水石膏装入生产设备中密闭；(2)对二水石膏加热；(3)在0.3～0.4MPa饱和蒸汽压力下保持4～5小时，生成潮湿的α-半水石膏；(4)打开排汽阀门，排放带压水蒸汽，关闭排汽阀门；(5)继续加热，打开抽汽管阀门，起动真空泵，抽出水蒸汽的同时，使设备内的真空度保持在0.06MPa～0.09MPa之间，直至α-半水石膏完全干燥；(6)停止加热，关闭真空泵，打开排料装置，获得干燥的α-半水石膏成品。该发明采用加压水蒸汽法，虽然减少了干燥时间，提高了生产效率，但是需要压力容器在高温高压下进行，而且蒸压反应时间长、能耗大。
CN101774773A号中国专利公开了一种利用脱硫石膏或柠檬酸石膏生产α-高强超硬石膏的方法，是将脱硫石膏或柠檬酸石膏、水及某晶剂按一定比例混合后进行制浆、在高温高压条件下反应，再经干燥、粉磨改性、陈化、均化后制得成品α-高强超硬石膏，抗压强度在55-75MPa，但是该方法是在高温高压条件下进行的，工艺条件比较复杂，耗能、且成本高、生产能力较低。
CN103086335号中国专利公开了一种二水-半水湿法磷酸工艺生产磷酸联产α-半水石膏的方法，该工艺是在现有磷酸装置上生产α-半水石膏，且产量低、生产不连续，消耗蒸汽量大。
综上所述，现有技术局限于制备α-半水石膏，而水泥添加剂不需要α-半水石膏，且要求杂质P2O5的含量低于0.5％，要求降低结晶水含量尽量低，因此，需要提供一种杂质P2O5低的半水硫酸钙。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中二水硫酸钙脱水技术落后，能耗大、间歇式生产方法。本发明是采用多槽串联的连续生产方法，利用化学分解二水硫酸钙结晶水，利用废弃的二水硫酸钙，在浓度较高的硫酸环境中使结晶水和杂质P2O5进行化学分解，制得结晶水少、杂质P2O5含量低的水泥添加剂。
为了达到上述目的，本发明提供了采用下述技术方案：
一种去除废弃物二水硫酸钙结晶水的方法，废弃物是硫酸分解氟磷酸钙制备磷酸的废弃物二水硫酸钙，方法包括以下步骤：
(1)于废弃物二水硫酸钙与洗涤液和滤液混合物中加入浓磷酸和浓硫酸；
(2)将步骤(1)所得的混合液用夹套搅拌罐中在≥100rpm搅拌转速下加热脱结晶水；
(3)将步骤(2)得到的中间产物用过滤机过滤，得到滤饼和滤液；
(4)将步骤(3)得到的滤饼用水进行逆流洗涤得到滤饼即为半水硫酸钙。
一种去除废弃物二水硫酸钙结晶水的方法的第一优选方案，步骤(1)中，以质量份计，所述废弃物和洗涤液和滤液的固液比为3:7～4:6。
一种去除废弃物二水硫酸钙结晶水的方法的第一优选方案，步骤(2)中，混合液中，按SO3计，硫酸浓度为50～70g/L；按P2O5计，磷酸浓度为20±0.5g/L。
一种去除废弃物二水硫酸钙结晶水的方法的第一优选方案，步骤(2)中，夹套内通高温导热油或高温烟道气进行加热。
一种去除废弃物二水硫酸钙结晶水的方法的第一优选方案，步骤(2)中，在95～105℃温度下进行脱结晶水2.5～4.5小时。
一种去除废弃物二水硫酸钙结晶水的方法的第一优选方案，步骤(3)中，滤液与步骤(1)中废弃物混合循环使用。
一种去除废弃物二水硫酸钙结晶水的方法的第一优选方案，步骤(4)中，洗涤后得洗涤液与步骤(1)中废弃物混合循环使用。
一种去除废弃物二水硫酸钙结晶水的方法的第一优选方案，步骤(4)中，用55～65℃水进行逆流洗涤三次。
一种去除废弃物二水硫酸钙结晶水的方法的第一优选方案，步骤(4)中，半水硫酸钙含游离水为10～15％，含杂质P2O5≤0.5％。
本发明的化学分解结晶水机理为：在高浓度硫酸环境下，发生如下脱水化学反应：CaSO4·2H2O→CaSO4·0.5H2O+1.5H2O，从而减少结晶水含量。
硫酸钙中杂质P2O5为未分解的磷矿，在高硫酸环境下，磷矿发生化学反应，生成了可溶于水的P2O5，在硫酸洗涤后，溶解于洗涤液中。从而降低了CaSO4·0.5H2O中的杂质P2O5。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：
1.本发明提供的生产方法以工厂废弃物硫酸钙为原料，不需要原料成本，通过化学分解结晶水和降低杂质P2O5的含量，可满足水泥添加剂的质量要求，成本低，使用量大，可以代替大量的天然硫酸钙；
2.本发明提供的制备方法采用夹套加热，加热介质为高温导热油或高温烟道气，不需要压力容器和高温蒸汽，可以在固体废物堆场附近就地生产，没有对环境造成二次污染；
3.本发明中原料硫酸钙不需要进行杂质预处理，工艺流程短，连续化生产；工艺参数少，流程简单，投资少。
附图说明
图1为本发明的去除二水硫酸钙结晶水的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例作进一步详细说明，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种化学分解废弃物二水硫酸钙结晶水的连续生产过程：
(1)将CaSO4·2H2O废弃物与洗涤液和滤液加入到混合槽，按质量比例混合，固液比为3：7，同时加入适量的浓磷酸和浓硫酸，其中，硫酸的浓度以SO3计为50g/L，磷酸浓度以P2O5计为20±0.5g/L，依次通过串联的多个夹套搅拌罐，搅拌桨转数≥100rpm，采用搅拌槽槽夹套加热方法，加热热源为高温导热油或高温烟道气，脱水温度为95℃，脱水时间为4.5小时，制得混合溶液。
(2)将步骤(1)中得到的混合溶液送到真空带式过滤机过滤，得到滤饼和滤液，滤液送去与废弃物混合循环使用。
(3)将步骤(2)中得到的滤饼用55℃水进行三次逆流洗涤，洗涤液送去与废弃物混合使用。洗涤后得到的滤饼即为CaSO4·0.5H2O。
该CaSO4·0.5H2O含游离水为15％，含P2O5＝0.5％，满足水泥添加剂的质量要求。
实施例2：
一种化学分解废弃物二水硫酸钙结晶水的连续生产过程：
(1)将CaSO4·2H2O废弃物与洗涤液和滤液加入到混合槽，按质量比例混合。固液比为1：1，同时加入适量的浓磷酸和浓硫酸，其中，硫酸的浓度以SO3计为70g/L，磷酸浓度以P2O5计为20±0.5g/L，依次通过串联的多个夹套搅拌罐，搅拌桨转数≥100rpm，采用搅拌槽夹套加热方法，加热热源为高温导热油或高温烟道气，脱水温度为105℃，脱水时间为2.5小时，制得混合溶液。
(2)将步骤(1)中得到的混合溶液送到真空带式过滤机过滤，得到滤饼和滤液，滤液送去与废弃物混合循环使用。
(3)将步骤(2)中得到的滤饼用65℃水进行三次逆流洗涤，洗涤液送去与废弃物混合使用。洗涤后得到的滤饼即为CaSO4·0.5H2O。
该CaSO4·0.5H2O含游离水为13％，含P2O5＝0.4％，满足水泥添加剂的质量要求。
实施例3：
一种化学分解废弃物二水硫酸钙结晶水的连续生产过程：
(1)将CaSO4·2H2O废弃物与洗涤液和滤液加入到混合槽，按质量比例混合，固液比为4：6，同时加入适量的浓磷酸和浓硫酸，其中，硫酸的浓度以SO3计为60g/L，磷酸浓度以P2O5计为20±0.5g/L，依次通过串联的多个夹套搅拌罐，搅拌桨转数≥100rpm，采用搅拌槽夹套加热方法，加热热源为高温导热油或高温烟道气，脱水温度为100℃，脱水时间为3.5小时，制得混合溶液。
(2)将步骤(1)中得到的混合溶液送到真空带式过滤机过滤，得到滤饼和滤液，滤液送去与废弃物混合循环使用。
(3)将步骤(2)中得到的滤饼用60℃温水进行三次逆流洗涤，洗涤液送去与废弃物混合使用。洗涤后的滤饼即为CaSO4·0.5H2O。
该CaSO4·0.5H2O含游离水为10％，含P2O5＝0.3％，满足水泥添加剂的质量要求。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种去除废弃物二水硫酸钙结晶水的方法，其特征在于，所述废弃物是硫酸分解氟磷酸钙制备磷酸的废弃物二水硫酸钙，所述方法包括以下步骤：
(1)于废弃物二水硫酸钙与洗涤液和滤液混合物中加入浓磷酸和浓硫酸；
(2)将步骤(1)所得的混合液用夹套搅拌罐中在≥100rpm搅拌转速下加热脱结晶水；
(3)将所述步骤(2)得到的中间产物用过滤机过滤，得到滤饼和滤液；
(4)将所述步骤(3)得到的滤饼用水进行逆流洗涤得到滤饼即为半水硫酸钙。
2.根据权利要求1所述的一种去除废弃物二水硫酸钙结晶水的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，以质量份计，所述废弃物和洗涤液与滤液的固液比为3:7～4:6。
3.根据权利要求1所述的一种去除废弃物二水硫酸钙结晶水的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述混合液中，按SO3计，硫酸浓度为50～70g/L；按P2O5计，磷酸浓度为20±0.5g/L。
4.根据权利要求1所述的一种去除废弃物二水硫酸钙结晶水的方法，其特征在于，步骤(2)中，夹套内通高温导热油或高温烟道气进行所述加热。
5.根据权利要求1所述的一种去除废弃物二水硫酸钙结晶水的方法，其特征在于，步骤(2)中，在95～105℃温度下进行所述脱结晶水2.5～4.5小时。
6.根据权利要求1所述的一种去除废弃物二水硫酸钙结晶水的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述滤液与步骤(1)中废弃物混合循环使用。
7.根据权利要求1所述的一种去除废弃物二水硫酸钙结晶水的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述洗涤后得洗涤液与步骤(1)中废弃物混合循环使用。
8.根据权利要求1所述的一种去除废弃物二水硫酸钙结晶水的方法，其特征在于，步骤(4)中，用55～65℃水进行所述逆流洗涤三次。
9.根据权利要求1所述的一种去除废弃物二水硫酸钙结晶水的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述半水硫酸钙含游离水为10～15％，含杂质P2O5≤0.5％。
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