CN109574055B - 一种盐泥生产轻质碳酸钙和七水硫酸镁的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种盐泥生产轻质碳酸钙和七水硫酸镁的方法。本发明该方法是将盐水精制过程产生的盐泥(主成分为氢氧化镁和碳酸钙)与硫酸钙混合后加一定量的水进行打浆，通入二氧化碳进行碳化反应将硫酸钙和氢氧化镁转化为碳酸钙沉淀和可溶性硫酸镁，然后过滤实现钙镁盐分离。干燥滤饼得到轻质碳酸钙产品，滤液经浓缩、结晶、干燥得到七水硫酸镁产品。该工艺在对盐泥中钙镁盐综合利用得到轻质碳酸钙和七水硫酸镁产品的同时也固定了温室气体二氧化碳，实现了盐泥的无害化综合利用并可取得一定的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于无机化工三废处理和综合利用的技术领域，具体涉及一种用盐泥生产轻质碳酸钙和七水硫酸镁的方法。
背景技术
纯碱作为重要的基础化工原料，广泛应用于冶金、医药、化工、建材等行业。2017年我国纯碱产量为2677.1万吨，居世界第一。在氨碱法生产纯碱过程中需要对粗盐水进行精制，即先加入一定量的石灰乳，使盐水中的镁离子变为氢氧化镁沉淀(俗称一次盐泥)而去除掉得到“一次盐水”，然后通入碳化塔顶与含二氧化碳和氨气的尾气或者加入碳酸钠使钙离子转化为碳酸钙沉淀(俗称二次盐泥)去除掉得到“二次盐水”。由于氢氧化镁的颗粒极小，因此将二次盐泥碳酸钙返回一次精制设备作为助沉剂，与一次盐泥氢氧化镁一起排出，统称盐泥。目前，大多数工厂的盐泥没有进行综合利用，仅仅进行压滤回收盐水后进行填埋或堆放。废渣的堆放占用土地或海域形成“白海”，造成严重的环境污染，而且导致大量有效资源的白白浪费。资源化处理纯碱生产过程中产生的盐泥成为氨碱工业面临的紧迫课题。
根据各氨碱厂选用的原盐不同，所产生的盐泥也有所不同，一般来讲盐泥的主要成分为碳酸钙和氢氧化镁，目前简单的填埋和堆放无法有效的利用其中的钙镁资源。
目前，国内外已经开展了一些对盐泥综合利用的研究。比如专利CN1137488A提出使用硫酸与盐泥发生反应生成硫酸镁和硫酸钙，此方法需消耗硫酸，提取成本较高。专利CN101219328A提出将碱性盐泥进行调浆后用于烟气中二氧化硫的脱除，同时副产硫酸镁和硫酸钙。专利CN101429079A提出将盐泥于泥炭混合后，再添加肥料，制备得到一种应用于酸性土壤的碱性有机肥。专利CN102040250A提出将盐泥用盐酸溶解再不断通过酸碱调节pH分步沉淀出各种金属离子并依次过滤再经过后续处理得到相应的金属化合物将盐泥中的各种金属元素提取出来，此方法消耗盐酸和氢氧化钠成本高并且操作繁琐。中国专利CN101823738提出一种用氯碱泥生产轻质碳酸镁联产微细碳酸钙和水玻璃的方法，此方法主要是通过生成微溶性的碳酸氢镁和碳酸钙沉淀实现钙镁的分离，但由于碳酸氢镁的溶解度较小，导致此方法消耗水量和热解能耗非常大。
发明内容
本发明提供一种盐泥生产轻质碳酸钙和七水硫酸镁的方法，方法有效的提取和利用了盐泥中含有的钙、镁资源，充分发挥的盐泥的潜在价值，为盐泥的综合利用提供了一种经济有效的途径，使用本发明方法可达到生产工艺短，操作简单，设备要求低，处理成本低，容易实现工业化。
本发明主要是盐泥中加入一定量的硫酸钙后再加水进行打浆，并通入二氧化碳进行碳化，将盐泥中的硫酸钙转化为碳酸钙，氢氧化镁转化为可溶性的硫酸镁实现盐泥中钙、镁元素的分离。将碳酸钙进行干燥得到轻质碳酸钙产品，硫酸镁溶液经浓缩、结晶、干燥得到七水硫酸镁产品。具体工艺过程中在生产轻质碳酸钙的同时也实现了温室气体的固定。本发明盐泥中加入一定量的硫酸钙再通二氧化碳进行碳化反应实现钙镁盐的分离和高效利用，得到具有经济价值的轻质碳酸钙和七水硫酸镁产品。
本发明所述的盐泥生产轻质碳酸钙和七水硫酸镁的方法，涉及的化学反应方程式有：
二氧化碳在水中溶解
氢氧化镁在水中电离
硫酸钙在水中电离
反应(1)电离出的H+与反应(2)电离出的OH-结合生成H2O
H++OH-→H2O (4)
反应(1)电离出的CO3 2-与反应(3)电离出的Ca2+结合生成CaCO3
Ca2++CO3 2-→CaCO3↓ (5)
总反应方程式为：CaSO4+Mg(OH)2+CO2＝CaCO3+MgSO4+H2O
本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明一种盐泥生产轻质碳酸钙和七水硫酸镁的方法，包括以下步骤：
A：向盐水精制过程产生的盐泥中加入硫酸钙，再加水进行打浆；
B：向步骤A得到的浆液中通入二氧化碳进行碳化，硫酸钙转化为碳酸钙，氢氧化镁转化为可溶性硫酸镁，过滤实现钙镁分离；
C：将步骤B中得到的滤饼进行干燥得到轻质碳酸钙产品；
D：将步骤B中得到的滤液经浓缩、结晶、干燥得到七水硫酸镁产品。
优选的，所述的盐泥生产轻质碳酸钙和七水硫酸镁的方法，步骤A中盐泥中所含氢氧化镁和加入硫酸钙的物质的量比例为1：0.95～1.05。
优选的，所述步骤A中浆液的固液比为1:4～15。
优选的，步骤B中碳化反应温度为20～60℃。
优选的，所述步骤B中碳化时间为20～120min。
优选的，所述步骤C为将步骤B中得到的滤饼100～110℃下干燥5～10h，经粉碎后得到轻质碳酸钙产品。
优选的，所述步骤D为将步骤B中得到的滤液经100～110℃浓缩、冷却结晶、干燥得到七水硫酸镁产品。
优选的，所述步骤B中碳化过程所用二氧化碳为纯二氧化碳或二氧化碳体积分数大于10％的烟道气。
优选的，盐泥来自于氨碱或氯碱行业。
优选的，所述的盐泥生产轻质碳酸钙和七水硫酸镁的方法，包括以下具体步骤：
A：向盐水精制过程产生的盐泥中加入硫酸钙，再加水进行打浆；步骤A中盐泥中所含氢氧化镁和加入硫酸钙的物质的量比例为1:1；所述步骤A中浆液的固液比为1:8～10；
B：向步骤A得到的浆液中通入二氧化碳进行碳化，硫酸钙转化为碳酸钙，氢氧化镁转化为可溶性硫酸镁，过滤实现钙镁分离；步骤B中碳化反应温度为35～45℃；
C：将步骤B中得到的滤饼110℃下干燥8h，经粉碎后得到轻质碳酸钙产品；
D：将步骤B中得到的滤液经105℃浓缩、冷却结晶、干燥得到七水硫酸镁产品。
本发明的突出的技术效果是：
本发明在盐泥中加入一定量的硫酸钙再通二氧化碳进行碳化反应实现钙镁盐的分离和高效利用，得到具有经济价值的轻质碳酸钙和七水硫酸镁产品。同时，由于硫酸钙的存在加快碳化反应速率，盐泥浆液固液比大，减少用水量。并且生产工艺短，操作简单，设备要求低，处理成本低，容易实现工业化。
同时在具体过程中生产轻质碳酸钙的同时也实现了温室气体的固定。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步的说明,揭示如何利用本发明所述的方法提取和利用盐泥中所含有的钙、镁资源。
本发明所述盐泥来自于以海盐为原料制盐得到的盐泥，盐泥中氢氧化镁的质量分数为23％(干基计)
实施例1
一种盐泥生产轻质碳酸钙和七水硫酸镁的方法，包括以下步骤：
步骤A：向一定质量的盐泥中加入与盐泥所含氢氧化镁物质的量之比为1:1.05的硫酸钙置于500ml烧杯中，加水配成总体积为400ml，固液比为1:4的浆液。
步骤B：向步骤A得到的浆液中通入60ml/min纯二氧化碳于温度为40℃下碳化60min，硫酸钙转化为碳酸钙，氢氧化镁转化为可溶性硫酸镁，过滤实现钙镁分离。
步骤C：将步骤B中得到的滤饼110℃下干燥10h，经粉碎后得到轻质碳酸钙产品
步骤D：将步骤B中得到的滤液经100℃浓缩、冷却结晶、干燥得到七水硫酸镁产品。
实施例2
4一种盐泥生产轻质碳酸钙和七水硫酸镁的方法，包括以下步骤：
步骤A：向一定质量的盐泥中加入与盐泥所含氢氧化镁物质的量之比为1:1的硫酸钙置于500ml烧杯中，加水配成总体积为400ml，固液比为1:15的浆液。
步骤B：向步骤A得到的浆液中通入40ml/min纯二氧化碳于温度为60℃下碳化20min，硫酸钙转化为碳酸钙，氢氧化镁转化为可溶性硫酸镁，过滤实现钙镁分离。
步骤C：将步骤B中得到的滤饼110℃下干燥6h，经粉碎后得到轻质碳酸钙产品。
步骤D：将步骤B中得到的滤液经105℃浓缩、冷却结晶、干燥得到七水硫酸镁产品。
实施例3
一种盐泥生产轻质碳酸钙和七水硫酸镁的方法，包括以下步骤：
步骤A：向一定质量盐泥中加入与盐泥所含氢氧化镁物质的量之比为1:0.95的硫酸钙置于500ml的烧杯中，加水配成总体积为400ml，固液比为1:10的浆液。
步骤B：向步骤A得到的浆液中通入60ml/min二氧化碳体积分数大于10％的烟道气于温度为20℃下碳化120min，硫酸钙转化为碳酸钙，氢氧化镁转化为可溶性硫酸镁，过滤实现钙镁分离。
步骤C：将步骤B中得到的滤饼110℃下干燥8h，经粉碎后得到轻质碳酸钙产品
步骤D：将步骤B中得到的滤液经110℃浓缩、冷却结晶、干燥得到七水硫酸镁产品。
实施例4
所述盐泥生产轻质碳酸钙和七水硫酸镁的方法，包括以下具体步骤：
A：向盐水精制过程产生的盐泥中加入硫酸钙，再加水进行打浆；步骤A中盐泥中所含氢氧化镁和加入硫酸钙的物质的量比例为1:1；所述步骤A中浆液的固液比为1:8～10；
B：向步骤A得到的浆液中通入二氧化碳进行碳化，硫酸钙转化为碳酸钙，氢氧化镁转化为可溶性硫酸镁，过滤实现钙镁分离；步骤B中碳化反应温度为35～45℃；
C：将步骤B中得到的滤饼110℃下干燥8h，经粉碎后得到轻质碳酸钙产品；
D：将步骤B中得到的滤液经105℃浓缩、冷却结晶、干燥得到七水硫酸镁产品。
Claims (10)
1.一种盐泥生产轻质碳酸钙和七水硫酸镁的方法，其特征在于包括以下步骤：
A：向盐水精制过程产生的盐泥中加入硫酸钙，再加水进行打浆；
B：向步骤A得到的浆液中通入二氧化碳进行碳化，硫酸钙转化为碳酸钙，氢氧化镁转化为可溶性硫酸镁，过滤实现钙镁分离；
C：将步骤B中得到的滤饼进行干燥得到轻质碳酸钙产品；
D：将步骤B中得到的滤液经浓缩、结晶、干燥得到七水硫酸镁产品。
2.如权利要求1所述的盐泥生产轻质碳酸钙和七水硫酸镁的方法，其特征在于，步骤A中盐泥中所含氢氧化镁和加入硫酸钙的物质的量比例为1：0.95～1.05。
3.如权利要求1所述的盐泥生产轻质碳酸钙和七水硫酸镁的方法，其特征在于，所述步骤A中浆液的固液比为1:4～15。
4.如权利要求1所述的盐泥生产轻质碳酸钙和七水硫酸镁的方法，其特征在于，步骤B中碳化反应温度为20～60℃。
5.如权利要求1所述的盐泥生产轻质碳酸钙和七水硫酸镁的方法，其特征在于，所述步骤B中碳化时间为20～120min。
6.如权利要求1所述的盐泥生产轻质碳酸钙和七水硫酸镁的方法，其特征在于，所述步骤C为将步骤B中得到的滤饼100～110℃下干燥5～10h，经粉碎后得到轻质碳酸钙产品。
7.如权利要求1所述的盐泥生产轻质碳酸钙和七水硫酸镁的方法，其特征在于，所述步骤D为将步骤B中得到的滤液经100～110℃浓缩、冷却结晶、干燥得到七水硫酸镁产品。
8.如权利要求1所述的盐泥生产轻质碳酸钙和七水硫酸镁的方法，其特征在于，所述步骤B中碳化过程所用二氧化碳为纯二氧化碳或二氧化碳体积分数大于10％的烟道气。
9.如权利要求1所述的盐泥生产轻质碳酸钙和七水硫酸镁的方法，其特征在于，盐泥来自于氨碱或氯碱行业。
10.如权利要求1所述的盐泥生产轻质碳酸钙和七水硫酸镁的方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
A：向盐水精制过程产生的盐泥中加入硫酸钙，再加水进行打浆；步骤A中盐泥中所含氢氧化镁和加入硫酸钙的物质的量比例为1:1；所述步骤A中浆液的固液比为1:8～10；
B：向步骤A得到的浆液中通入二氧化碳进行碳化，硫酸钙转化为碳酸钙，氢氧化镁转化为可溶性硫酸镁，过滤实现钙镁分离；步骤B中碳化反应温度为35～45℃；
C：将步骤B中得到的滤饼110℃下干燥8h，经粉碎后得到轻质碳酸钙产品；
D：将步骤B中得到的滤液经105℃浓缩、冷却结晶、干燥得到七水硫酸镁产品。
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