CN110745854B - 一种用工业废酸直接制备α-半水石膏的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用工业废酸直接制备α‑半水石膏的方法，包括如下步骤：a.将工业硫酸酸性废水过滤去除不溶性杂质，加入结晶助剂混合；b.将混合均匀后的溶液加入温度100℃‑120℃,装有碱石灰溶液的高压反应釜内得到反应原液，所述反应原液的pH值为7‑9，进行加热搅拌，高压反应釜内保持在120℃‑160℃温度、0.3MPa‑0.8MPa压力条件下反应10min‑60min，制得α‑半水石膏浆体；c.将制备得到的α‑半水石膏浆体进行干燥得到α‑半水石膏晶体粉末产品。通过高压反应釜，在高温、高压环境下用碱石灰溶液中和工业废硫酸，直接生产形成α‑半水石膏，避免了由二水石膏通过转晶成为α‑半水石膏的反应过程，晶型更易控制，同时无需加入石膏晶种，流程更简化。
Description
技术领域
本发明涉及α-半水石膏的生产领域，特别涉及一种用工业废酸直接制备α-半水石膏的方法。
背景技术
我国经济发展迅速，但受生产设备、工艺及技术制约，存在大量因生产过程中产生废硫酸而影响环境的情况，面临循环经济和清洁生产的巨大压力。废硫酸中浓酸通常得到回收再利用，稀酸由于没有利用价值，一般采用电石或碱石灰中和后进行排放，中和后得到的工业石膏结构为二水石膏，利用困难，直接堆放或填埋又会造成环境污染，如直接以工业酸性废水为源点，将其转化为性能优异、价值更高的α-半水石膏，则问题将迎刃而解。
已经推广应用的α-半水石膏制备工艺大致分为气相蒸压法和液相蒸压法两大类。工艺为将二水石膏原料放置于密闭的容器中，加入转晶剂，控制在一定的压力、温度范围下，使二水石膏经过一段时间的转化反应得到α-半水石膏。这些工艺多采用间歇式操作，生产周期长、能耗大、成本高。国内尚缺乏直接利用工业废硫酸直接进行α-半水石膏制备的可靠技术。
发明内容
本发明为了克服现有技术的缺点，提供一种用工业废酸直接制备α-半水石膏的方法，通过高压反应釜，在高温、高压环境下用碱石灰溶液中和工业废硫酸，使生产的硫酸钙直接形成α-半水石膏，避免了由二水石膏通过转晶成为α-半水石膏的反应过程，晶型更易控制。
本发明的一种用工业废酸直接制备α-半水石膏的方法，包括如下步骤：
a.将工业硫酸酸性废水过滤去除不溶性杂质，加入结晶助剂混合；
b.将混合均匀后的溶液加入温度100℃-120℃,装有碱石灰溶液的高压反应釜内得到反应原液，所述反应原液的pH值为7-9，进行加热搅拌，高压反应釜内保持在120℃-160℃温度、0.3MPa-0.8MPa压力条件下反应10min-60min，制得α-半水石膏浆体；
c.将制备得到的α-半水石膏浆体进行干燥得到α-半水石膏晶体粉末产品。
进一步地，所述中和反应在pH值为7-9，120℃-160℃温度、0.3MPa-0.8MPa压力条件下进行，直接得到α-半水石膏浆体。
进一步地，所述结晶助剂为硫酸钾、硫酸铝、硫酸镁、氯化钾、明矾、酒石酸钠、柠檬酸钠、明胶中的一种或多种，配置浓度为反应原液中工业硫酸和碱石灰总质量的0.1wt％-4.0wt％。
进一步地，所述干燥的方式为喷雾干燥、离心干燥、板框压滤干燥、离心气流干燥、桨叶式干燥的任一种。
更进一步地，所述喷雾干燥的入口温度110℃-150℃，所述喷雾干燥的出口温度90℃-100℃。
进一步地，所述搅拌速度为300rmp-1000rmp。
更进一步地，所述步骤b中高压反应釜内保持在130℃-150℃温度。
更进一步地，所述步骤b中高压反应釜内保持0.3MPa-0.6MPa压力条件下反应10min-45min。
进一步地，α-半水石膏的晶体形态为直径0.5μm-1.5μm，长径比7:1-2:1。
本工业废酸直接制备α-半水石膏的方法有以下优点：
1.制备周期短、能耗小；
2.只需添加结晶助剂，不需加入其他助剂，简化操作流程，节约生产成本；
3.通过高压反应釜，在高温、高压环境下用碱石灰溶液中和工业废硫酸，直接生产形成α-半水石膏，避免了由二水石膏通过转晶成为α-半水石膏的反应过程，晶型更易控制，同时无需加入石膏晶种，流程更简化；
4.反应过程中，通过调整结晶助剂种类及用量，在工艺参数一样的情况下，制备得到直径0.5-1.5μm，长径比7:1-2:1晶体形态的α-半水石膏。
附图说明
图1为工业废酸直接制备α-半水石膏的方法实施例1中的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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，多属于本发明保护的范围。
实施例1：
如图1所示，将工业硫酸酸性废水过滤，去除不溶性杂质，输送至混合罐，加入结晶助剂混合，结晶助剂配置浓度为反应原液中工业硫酸和碱石灰总质量的0.4wt％，结晶助剂包括：明矾、柠檬酸钠，具体组成为：明矾0.3wt％、柠檬酸钠0.9wt％。混合均匀，将混合均匀后的溶液由混合罐加入到带搅拌的高压反应釜中，高压反应釜中装有计量的碱石灰溶液，温度120℃，碱石灰溶液成本低廉，获取容易，混合后得到反应原液，所述反应原液的pH值为8，进行加热搅拌，所述搅拌速度为300rmp-1000rmp，本实施例中为500rmp，与加入的废酸按计量发生中和反应，反应原液在140℃温度条件及0.5MPa压力条件下进行结晶，反应20min，使反应原液直接转化为α-半水石膏浆体。将α-半水石膏浆体进行喷雾干燥得到α-半水石膏晶体粉末产品，所述α-半水石膏浆体干燥时干燥温度为入口温度110℃至150℃，出口温度90℃至100℃，本实施例中，入口温度130℃，出口温度90℃，制得直径0.82μm，长径比5:1的α-半水石膏晶体，最后将α-半水石膏晶体粉包装、储存。
实施例2：
将工业硫酸酸性废水过滤，去除不溶性杂质，输送至混合罐，加入结晶助剂混合，结晶助剂配置浓度为反应原液中工业硫酸和碱石灰总质量的0.4wt％，结晶助剂包括：硫酸钾、硫酸铝、硫酸镁、氯化钾、明矾、酒石酸钠、柠檬酸钠、明胶中的一种或多种，本实施例中的组成为：硫酸铝0.1wt％，柠檬酸钠0.6wt％。混合均匀，将混合均匀后的溶液由混合罐加入到带搅拌的高压反应釜中，高压反应釜中装有计量的碱石灰溶液，温度110℃，碱石灰溶液成本低廉，获取容易，混合后得到反应原液，所述反应原液的pH值为9，进行加热搅拌，与加入的废酸按计量发生中和反应，反应原液在160℃温度条件及0.8MPa压力条件下进行结晶，反应10min，使反应原液直接转化为α-半水石膏浆体。将α-半水石膏浆体进行喷雾干燥得到α-半水石膏晶体粉末产品，本实施例中采用离心气流干燥，干燥环境温度为150℃，制得直径0.5μm，长径比7:1的α-半水石膏晶体，最后将α-半水石膏晶体粉包装、储存。
实施例3：
将工业硫酸酸性废水过滤，去除不溶性杂质，输送至混合罐，加入结晶助剂混合，结晶助剂配置浓度为反应原液中工业硫酸和碱石灰总质量的0.4wt％，结晶助剂包括：硫酸钾、硫酸铝、硫酸镁、氯化钾、明矾、酒石酸钠、柠檬酸钠、明胶中的一种或多种，本实施例中的组成为：明矾0.6wt％，柠檬酸钠2.5wt％。混合均匀，将混合均匀后的溶液由混合罐加入到带搅拌的高压反应釜中，高压反应釜中装有计量的碱石灰溶液，温度100℃，碱石灰溶液成本低廉，获取容易，混合后得到反应原液，所述反应原液的pH值为7，进行加热搅拌，使其混合更加均匀，与加入的废酸按计量发生中和反应，反应原液在120℃温度条件及0.3MPa压力条件下进行结晶，反应60min，使反应原液直接转化为α-半水石膏浆体。将α-半水石膏浆体进行喷雾干燥得到α-半水石膏晶体粉末产品，本实施例中采用桨叶式干燥，干燥环境温度为140℃，制得直径1.2μm，长径比3:1的α-半水石膏晶体，最后将α-半水石膏晶体粉包装、储存。
Claims (7)
1.一种用工业废酸直接制备α-半水石膏的方法，其特征在于，用于制备晶体形态为直径0.5μm-1.5μm，长径比7:1-2:1的α-半水石膏，包括如下步骤：
a.将工业硫酸酸性废水过滤去除不溶性杂质，加入结晶助剂混合；
b.将混合均匀后的溶液加入温度100℃-120℃,装有碱石灰溶液的高压反应釜内得到反应原液，所述反应原液的pH值为7-9，进行加热搅拌，高压反应釜内保持在120℃-160℃温度、0.3MPa-0.8MPa压力条件下反应10min-60min，制得α-半水石膏浆体；
c.将制备得到的α-半水石膏浆体进行干燥得到α-半水石膏晶体粉末产品；
所述结晶助剂为硫酸钾、硫酸铝、硫酸镁、氯化钾、明矾、酒石酸钠、柠檬酸钠、明胶中的一种或多种，其配置浓度为反应原液中工业硫酸和碱石灰总质量的0.1wt％-4.0wt％。
2.根据权利要求1所述的用工业废酸直接制备α-半水石膏的方法，其特征在于：所述干燥的方式为喷雾干燥、离心干燥、板框压滤干燥、离心气流干燥、桨叶式干燥的任一种。
3.根据权利要求2所述的用工业废酸直接制备α-半水石膏的方法，其特征在于：所述喷雾干燥的入口温度110℃-150℃，所述喷雾干燥的出口温度90℃-100℃。
4.根据权利要求1所述的用工业废酸直接制备α-半水石膏的方法，其特征在于：所述搅拌速度为300rmp-1000rmp。
5.根据权利要求1所述的用工业废酸直接制备α-半水石膏的方法，其特征在于：所述步骤b中高压反应釜内保持在130℃-150℃温度。
6.根据权利要求1所述的用工业废酸直接制备α-半水石膏的方法，其特征在于：所述步骤b中高压反应釜内保持0.3MPa-0.6MPa压力条件下反应10min-45min。
7.根据权利要求1-6任一项所述的用工业废酸直接制备α-半水石膏的方法制备的α-半水石膏，其特征在于：α-半水石膏的晶体形态为直径0.5μm-1.5μm，长径比7:1-2:1。
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