CN110156063A - 一种利用晶相调控法资源化处理废石膏的方法 - Google Patents

一种利用晶相调控法资源化处理废石膏的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110156063A
CN110156063A CN201910396947.1A CN201910396947A CN110156063A CN 110156063 A CN110156063 A CN 110156063A CN 201910396947 A CN201910396947 A CN 201910396947A CN 110156063 A CN110156063 A CN 110156063A
Authority
CN
China
Prior art keywords
waste gypsum
phase control
crystal phase
control method
recycling treatment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910396947.1A
Other languages
English (en)
Inventor
林璋
郑嘉毅
刘炜珍
彭小倩
刘学明
邓洪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN201910396947.1A priority Critical patent/CN110156063A/zh
Publication of CN110156063A publication Critical patent/CN110156063A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
    • C01F11/46—Sulfates
    • C01F11/468—Purification of calcium sulfates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

本发明属于固废处理技术领域，公开了一种利用晶相调控法资源化处理废石膏的方法。将废石膏与水搅拌混合得到浆料，然后加入酸，充分搅拌混合均匀，所得混合浆料在50～250℃温度下水热反应1～24h，静置冷却至室温，将得到的上清液与沉淀物过滤分离，得到含污染物的滤液和脱毒后的滤渣。本发明加入酸促进废石膏中二水硫酸钙向无水硫酸钙及半水硫酸钙的转化，利用加热与静置冷却的手段促进硫酸钙的晶体生长，并进一步利用重金属螯合剂使释放出来的重金属或稀土元素稳定在溶液当中，有利于废石膏中污染物的脱附分离。采用本方法污染物的去除率大于95％，实现了废石膏的资源化利用，具有良好的社会经济效益和生态环境效益。

Description

一种利用晶相调控法资源化处理废石膏的方法
技术领域
本发明属于固废处理技术领域，具体涉及一种利用晶相调控法资源化处理废石膏的方法。
背景技术
工业废石膏来源于烟气脱硫过程(脱硫石膏)、磷酸的生产过程(磷石膏)、利用生石灰处理含硫酸酸性废水的过程、建材废物等等，是来源广泛、产量巨大的工业固体废弃物。目前多数工业废石膏的处理方式是堆储处置，由于工业废石膏中常常含有砷、汞、铬、铅、铀、氟等多种污染物，任由其在自然条件下堆存会对环境造成巨大危害，因此需要发展可行有效的资源化处理废石膏的方法，消除环境危害的同时回收资源。
对于废石膏的资源化处理，多集中于利用其制备水泥、砖块或其它建筑材料。中国专利《一种利用工业固废制备的水泥增稠剂》(CN 108503264 A)中利用废石膏制备水泥增稠剂，但需要大量添加剂；中国专利《一种用废石膏模制备α高强石膏的方法》(CN108423701 A)及《一种自固化改性蒸压制取高强α-半水石膏的方法》(CN 105236780 A)将石膏通过蒸压转变为半水石膏，实现资源化。以上专利可将污染物含量低的废石膏资源化利用，但无法去除其中的重金属等污染物。中国专利《从废硫酸盐中回收稀土金属的方法》(CN 105765091 B)使用硫酸盐还原菌将废硫酸盐材料还原为金属硫化物沉淀，而后磁选分离；但该方法需要提供额外的碳源，需要一定的培养时间，且由于重金属的毒性，该方法不适用于重金属的分离。
发明内容
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种利用晶相调控法资源化处理废石膏的方法。该方法工艺简单、成本低、处理量大、提取彻底、无多余三废产生。采用该方法提取的高浓度、高纯度的重金属废液可以回用到相应工段中或者集中处理；采用该方法产生的二水硫酸钙纯度高，可回用到农田处理或者煅烧后用于制备水泥等建材，实现彻底的变废为宝。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种利用晶相调控法资源化处理废石膏的方法，包括如下步骤：
(1)将废石膏与水搅拌混合得到浆料，然后加入酸，充分搅拌混合均匀；
(2)将步骤(1)得到的混合浆料在50～250℃温度下水热反应1～24h，然后静置冷却至室温；
(3)将步骤(2)得到的上清液与沉淀物过滤分离，得到含污染物的滤液和脱毒后的滤渣。
进一步地，步骤(1)中所述的废石膏是指含有重金属、稀土元素、氟、磷中至少一种污染物的废石膏。
进一步地，步骤(1)中所述的废石膏先经烘干后研磨或者球磨破碎的方式预处理。
进一步地，步骤(1)中废石膏与水混合的比例为1:(0.5～10)kg/L。
进一步地，步骤(1)中所述酸为盐酸、硫酸、磷酸、硝酸等常见无机酸中的一种或两种以上的组合；酸用量为搅拌混合均匀后浆料pH＝1～6。
进一步地，步骤(1)中所述加入酸后，还加入重金属螯合剂；所述重金属螯合剂优选为EDTA(乙二胺四乙酸二钠)、NTA(氨三乙酸)、DTPA(二乙基三胺五乙酸)中的至少一种；重金属螯合剂的用量为废石膏中重金属离子摩尔当量的1～10倍。
进一步地，步骤(2)中所述水热反应在搅拌条件下进行。
进一步地，步骤(3)中所得滤液进一步进行沉淀处理，得到相应产品；所得滤渣经洗涤后得到纯净的二水硫酸钙。所得二水硫酸钙可回用到农田处理或者煅烧后用于制备水泥等建材。
进一步地，滤渣洗涤所用洗液为纯水或硫酸钠或氯化钠的稀溶液，洗涤后的洗液回用到步骤(1)中。
本发明的方法具有如下优点及有益效果：
(1)本发明方法利用了废石膏中低温稳定相二水硫酸钙向高温稳定相无水硫酸钙及半水硫酸钙的转化，促进溶解-沉积过程，使其中掺杂的污染物充分释放出来。
(2)本发明方法利用二水硫酸钙在酸性条件下的相转变温度下降的原理，加入酸促进上述的相变，有利于污染物的释放。
(3)本发明方法通过加热的手段促进硫酸钙的晶体生长，在晶粒长大的过程中实现晶体比表面积的下降，即界面活性降低，有利于污染物的脱附分离。
(4)本发明方法可进一步在溶液当中加入重金属螯合剂，使释放出来的重金属或稀土元素稳定在溶液当中而不会重新与硫酸钙晶体结合。
(5)本发明可在反应前对废石膏进行破碎预处理，可以提高反应速率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
取某类废石膏，实验室测得其含水率约30％，主要杂质为铬，含量为6.3克/千克(相对于废石膏干基质量)，将其烘干研磨后，取10公斤与20升水于水热釜内充分混合搅拌。向混合浆料中加入浓盐酸与浓硫酸(质量比1:1)至其pH＝1～2，并将水热釜密封，加热至160℃，保温8小时，静置12小时至室温。打开水热釜，通过过滤的方式将上清液与沉淀物分离，得到约20升高浓度铬液，铬浓度为2.85克/升。滤渣用水洗涤、过滤3次，得到脱毒石膏，其中铬含量为50毫克/千克，铬脱除率约99.2％。
实施例2
取某类废石膏，实验室测得其含水率约5％，主要杂质为铁、钛，含量分别为38.2克/千克、8.1克/千克(相对于废石膏干基质量)。取5公斤原始废石膏样品，不做预处理，与20升水充分混合搅拌。向混合浆料中加入浓硫酸至其pH≈1，并将水热釜密封，加热至120℃，保温3小时，静置5小时至室温。打开水热釜，通过过滤的方式将上清液与沉淀物分离，得到约20升高浓度含铁(7.9克/升)、钛(1.7克/升)溶液。滤渣用水洗涤、过滤4次，得到脱毒石膏，铁含量为480毫克/千克，脱除率约98.7％，其中钛含量为30毫克/千克，脱除率约99.6％。
实施例3
取某类废石膏，实验室测得其含水率约35％，主要污染物为铜，含量为22.6克/千克(相对于废石膏干基质量)。将其烘干并且球磨处理后，取2公斤与10升水充分混合搅拌。保持搅拌，向混合浆料中加入硫酸至其pH＝5～6，加入约420克EDTA(与铜的比为2:1)。保持搅拌，将上述混合浆料加热至70℃，保温12小时；停止搅拌，静置2小时至室温，此时固液分层。通过过滤的方式将上清液与沉淀物分离，得到约9.5升高浓度含铜溶液，浓度为4.3克/升。滤渣用稀硫酸钠溶液洗涤、过滤3次，得到脱毒石膏，铜含量为360毫克/千克，脱除率约98.4％。
实施例4
取某类废石膏，实验室测得其含水率约8％，主要污染物为磷、氟，含量分别为5.1克/千克、5.2克/千克。取5公斤原始废石膏样品，不做预处理，与5升水充分混合搅拌。向混合浆料中加入浓硫酸至其pH≈1，并将水热釜密封，加热至140℃，保温6小时，静置10小时至室温。打开水热釜，通过过滤的方式将上清液与沉淀物分离，得到约5升高浓度含磷(4.05克/升)、氟(3.9克/升)溶液。滤渣用水洗涤、过滤4次，得到脱毒石膏，磷含量为150毫克/千克，脱除率约97.1％，其中氟含量为240毫克/千克，脱除率约95.4％。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用晶相调控法资源化处理废石膏的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将废石膏与水搅拌混合得到浆料，然后加入酸，充分搅拌混合均匀；
(2)将步骤(1)得到的混合浆料在50～250℃温度下水热反应1～24h，然后静置冷却至室温；
(3)将步骤(2)得到的上清液与沉淀物过滤分离，得到含污染物的滤液和脱毒后的滤渣。
2.根据权利要求1所述的一种利用晶相调控法资源化处理废石膏的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的废石膏是指含有重金属、稀土元素、氟、磷中至少一种污染物的废石膏。
3.根据权利要求1所述的一种利用晶相调控法资源化处理废石膏的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的废石膏先经烘干后研磨或者球磨破碎的方式预处理。
4.根据权利要求1所述的一种利用晶相调控法资源化处理废石膏的方法，其特征在于：步骤(1)中废石膏与水混合的比例为1:(0.5～10)kg/L。
5.根据权利要求1所述的一种利用晶相调控法资源化处理废石膏的方法，其特征在于：步骤(1)中所述酸为盐酸、硫酸、磷酸、硝酸中的一种或两种以上的组合；酸用量为搅拌混合均匀后浆料pH＝1～6。
6.根据权利要求1所述的一种利用晶相调控法资源化处理废石膏的方法，其特征在于：步骤(1)中所述加入酸后，还加入重金属螯合剂。
7.根据权利要求6所述的一种利用晶相调控法资源化处理废石膏的方法，其特征在于：所述重金属螯合剂为EDTA、NTA、DTPA中的至少一种；重金属螯合剂的用量为废石膏中重金属离子摩尔当量的1～10倍。
8.根据权利要求1所述的一种利用晶相调控法资源化处理废石膏的方法，其特征在于：步骤(2)中所述水热反应在搅拌条件下进行。
9.根据权利要求1所述的一种利用晶相调控法资源化处理废石膏的方法，其特征在于：步骤(3)中所得滤液进一步进行沉淀处理，得到相应产品；所得滤渣经洗涤后得到纯净的二水硫酸钙。
10.根据权利要求9所述的一种利用晶相调控法资源化处理废石膏的方法，其特征在于：滤渣洗涤所用洗液为纯水或硫酸钠或氯化钠的稀溶液，洗涤后的洗液回用到步骤(1)中。
CN201910396947.1A 2019-05-14 2019-05-14 一种利用晶相调控法资源化处理废石膏的方法 Pending CN110156063A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910396947.1A CN110156063A (zh) 2019-05-14 2019-05-14 一种利用晶相调控法资源化处理废石膏的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910396947.1A CN110156063A (zh) 2019-05-14 2019-05-14 一种利用晶相调控法资源化处理废石膏的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110156063A true CN110156063A (zh) 2019-08-23

Family

ID=67634485

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910396947.1A Pending CN110156063A (zh) 2019-05-14 2019-05-14 一种利用晶相调控法资源化处理废石膏的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110156063A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112279538A (zh) * 2020-11-02 2021-01-29 中南大学 一种焙烧-酸浸联用提取石膏渣中污染物的方法
CN113512761A (zh) * 2021-07-09 2021-10-19 浙江钙宝新材料有限公司 一种工业固废石膏的纯化及制备硫酸钙晶须方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104496237A (zh) * 2014-12-01 2015-04-08 路德环境科技股份有限公司 一种电厂脱硫石膏除杂的方法
CN108946783A (zh) * 2017-05-29 2018-12-07 北京中金瑞丰环保科技有限公司 一种含石膏原料的提纯方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104496237A (zh) * 2014-12-01 2015-04-08 路德环境科技股份有限公司 一种电厂脱硫石膏除杂的方法
CN108946783A (zh) * 2017-05-29 2018-12-07 北京中金瑞丰环保科技有限公司 一种含石膏原料的提纯方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIAYI ZHENG等: "Crystal regulation of gypsum via hydrothermal treatment with hydrogen ion for Cr(VI) extraction", 《JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS》 *
WEIZHEN LIU等: "Effective Extraction of Cr(VI) from Hazardous Gypsum Sludge via Controlling the Phase Transformation and Chromium Species", 《ENVIRON. SCI. TECHNOL.》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112279538A (zh) * 2020-11-02 2021-01-29 中南大学 一种焙烧-酸浸联用提取石膏渣中污染物的方法
CN112279538B (zh) * 2020-11-02 2022-06-14 中南大学 一种焙烧-酸浸联用提取石膏渣中污染物的方法
CN113512761A (zh) * 2021-07-09 2021-10-19 浙江钙宝新材料有限公司 一种工业固废石膏的纯化及制备硫酸钙晶须方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104495899B (zh) 一种电石渣与粉煤灰协同资源化利用的方法
CN104445311B (zh) 高含量二氧化硅质粉煤灰多联产洁净制备方法
CN101575112B (zh) 一种利用粉煤灰制备硫酸铝的方法
CN109775743B (zh) 一种从氟化钙污泥提取纯品氟化钙的方法
CN101235440A (zh) 一种综合利用蛇纹石的方法
CN105905933A (zh) 含氟废水回收制取高纯人造萤石工艺
CN103406099A (zh) 一种钙镁矿化生物炭及其制备方法与应用
CN106116004A (zh) 一种钢铁盐酸酸洗废液资源化回收及零排放的处理方法
CN105568006A (zh) 一种浓硫酸清洁冶炼混合稀土精矿的方法
CN110156063A (zh) 一种利用晶相调控法资源化处理废石膏的方法
CN105800653A (zh) 一种基于碱石灰烧结法的粉煤灰提取氧化铝的方法
CN101585522B (zh) 一种从城市污泥厌氧消化液中回收磷的方法
CN110055365A (zh) 一种钙化-碳化高铁赤泥回收铁及尾渣水泥化的方法
CN107840316B (zh) 一种二步法二水湿法磷酸生产工艺
CN102515114B (zh) 一种钛白废酸高值高效利用的方法
CN106810094B (zh) 利用城市废物和工业固废制备水泥联产硫磺的系统及方法
CN102912145B (zh) 一种转炉渣的综合利用方法
CN103011641A (zh) 利用氯碱废液处理磷石膏反应制备高活性α型半水石膏胶凝材料的方法
CN105883884A (zh) 一种以硫脲废渣为原料制备工业氯化钙的方法
CN109505003A (zh) 不锈钢渣湿法微波浸出制备硫酸钙晶须的方法
CN103936048A (zh) 一种粉煤灰酸法提取氧化铝技术污水的回收利用方法
CN1899971B (zh) 一种从石煤钒矿中提取五氧化二钒的方法
CN1254023A (zh) 一种从含钒矿石焙烧料中提钒的浸出方法以及在石煤空白焙烧－直接浸取提钒工艺中的应用
CN113333437B (zh) 一种综合处理高钙赤泥和高铁赤泥的方法
CN109319896A (zh) 用粉煤灰和钒钛磁铁矿制备絮凝剂的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190823