CN111138103A - 一种用含硫酸废水制备石膏的方法 - Google Patents

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吴靖
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Abstract

本发明公开了一种用含硫酸废水制备石膏的方法。该方法以石灰乳、含硫酸废水、柠檬酸为原料制备二水石膏，经预处理、煅烧、球磨后得到建筑石膏。通过控制石灰乳添加次数、控制转晶剂浓度、加入硫酸溶液的浓度、二水石膏酸洗溶液的pH、二水石膏的煅烧温度等工艺条件，制备出符合建筑石膏要求的建筑石膏粉。本发明的优点是：工艺条件简单便捷、生产成本低；实现了工业废硫酸的资源化利用；此工艺制备的建筑石膏强度高，可以代替天然石膏在建材行业中的应用。

Description

一种用含硫酸废水制备石膏的方法
技术领域
本发明属于废水处理和石膏生产领域，涉及一种用含硫酸废水制备建筑石膏的方法。
背景技术
硫酸在冶金及石油工业、化工行业、燃料行业及国防工业等有举足轻重的作用，但硫酸在大部分的工业应用中因为在反应中没有完全被利用而变成了废酸。由于工业废硫酸的处理成本较高，加上国内大多数企业对废硫酸的资源化利用存在技术上的瓶颈，使得大部分企业只是简单地处理废硫酸，甚至直接排放，这不仅造成了对生态环境造成严重威胁，也是对资源的一种浪费。（硫酸工业,2017(03):4-10；）针对上述出现的问题，国家在严格控制企业废水排放的同时，也鼓励企业充分实现对废水资源的资源化利用。因此，为了相应国家的号召，同时提升企业生产经营的经济效应，找到合理利用废酸的资源化利用方式，提高资源化利用水平和能力成为企业和研究机构的迫切需求。石膏作为三大无机凝胶材料之一，其主要成分是硫酸钙。与水泥相比，由于石膏的耐水性差，因此石膏很难占据建材行业的主导地位。但由于在生产过程中的能量消耗和废气排放是比水泥要少，因此石膏是一种环境友好的建筑材料（材料导报,2013,27(S2):298-301）。与发达国家相比，我国对石膏及工业副产石膏的基础研究和应用技术开发还相对薄弱。因此，对建筑石膏制备的制备研究是我国高端石膏建材产业供给侧改革的一个重要方向。
建筑石膏制备的过程中需大量使用硫酸，因此将含硫酸的废水应用于建筑石膏的制备可以极大程度实现废水资源化利用的目的（再生资源与循环经济,2015,8(02):46）。二水石膏属于单斜晶系，它的各个晶面的组成元素不一样，生长速率也不一样，因此它成菱形薄板状或针状晶体，但石膏晶体结构与转晶剂分子结构的几何关系对结晶行为起重要影响（建筑材料学报,2005(01):94-99；新型建筑材料,2019,46(06):41-44；），因此添加转晶剂对石膏的晶体结构的生长有重要作用。影响中和石膏制备高强度的建筑石膏重要因素有很多（绿色环保建材,2019(11):17-18），其中煅烧温度是确保中和石膏完全转化成建筑石膏的关键因素。此外，煅烧之前需要对中和石膏进行预处理，通过酸洗去除会降低建筑石膏强度的转晶剂。因此，该方法以石灰乳、含硫酸废水、柠檬酸为原料制备二水石膏，经预处理、煅烧、球磨后得到建筑石膏。通过控制其中的工艺条件，制备出符合建筑石膏要求的建筑石膏粉具有广泛的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的问题，提供一种用含硫酸废水制备建筑石膏的方法，通过控制石灰乳添加次数、控制转晶剂浓度、加入硫酸溶液的浓度、二水石膏酸洗溶液的pH、二水石膏的煅烧温度等工艺条件，制备出符合建筑石膏要求的建筑石膏粉。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:
一种用含硫酸废水制备石膏的方法，包括如下步骤，以石灰乳、含硫酸废水、柠檬酸为原料制备二水石膏，经预处理、煅烧、球磨后得到建筑石膏。
具体包括如下步骤：（1）二水石膏的制备：在室温25 °C下分1-3次将100 g石灰乳加入至与水混合得到的固含量为35%的初始石灰石悬浮液，加入浓度为0.015-0.035 moL/L的柠檬酸作转晶剂，以5 mL/min的速度滴加浓度为50-300 g/L的由含硫酸废水配置的250mL硫酸溶液，以200转/分的速度搅拌，离心分离得到二水石膏；
（2）建筑石膏的制备：用由含硫酸废水配置的pH=1.5-3.0的硫酸溶液酸洗二水石膏，再经水洗烘干后，经150-350 °C煅烧后球磨、陈化得到建筑石膏。
在上述制备方法中，所述步骤（1）中石灰乳的添加次数优选为2次。
在上述制备方法中，所述步骤（1）中加入的柠檬酸浓度优选为0.020 moL/L。
在上述制备方法中，所述步骤（1）中加入的硫酸溶液浓度优选为250 g/L。
在上述制备方法中，所述步骤（1）中加入的二水石膏酸洗溶液的pH优选为2.0。
在上述制备方法中，所述步骤（1）中二水石膏的煅烧温度优选为250 °C。
本发明与现有的技术相比，具有以下的优点：
1.本发明的制备方法所采用的原料成本低、工艺条件简单便捷、易操作。
2. 本发明的制备方法经济效益高，实现了工业废硫酸的资源化利用的同时增加了产品收入。
3. 本发明的制备方法制备的建筑石膏强度高，可以代替天然石膏在建材行业中的应用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步的说明，但需说明的是本发明的应用范围不局限于这些实施例。
实施例1
在室温25 °C下分1次将100 g石灰乳加入至与水混合得到的固含量为35%的初始石灰石悬浮液，加入浓度为0.015 moL/L的柠檬酸作转晶剂，以5 mL/min的速度滴加浓度为100g/L的由含硫酸废水配置的250 mL硫酸溶液，以200转/分的速度搅拌，离心分离得到二水石膏。用由含硫酸废水配置的pH=1.5的硫酸溶液酸洗二水石膏，再经水洗烘干后，经200 °C煅烧后球磨、陈化得到符合建筑石膏要求的建筑石膏粉。
实施例2
在室温25 °C下分1次将100 g石灰乳加入至与水混合得到的固含量为35%的初始石灰石悬浮液，加入浓度为0.020 moL/L的柠檬酸作转晶剂，以5 mL/min的速度滴加浓度为100g/L的由含硫酸废水配置的250 mL硫酸溶液，以200转/分的速度搅拌，离心分离得到二水石膏。用由含硫酸废水配置的pH=2.0的硫酸溶液酸洗二水石膏，再经水洗烘干后，经300 °C煅烧后球磨、陈化得到符合建筑石膏要求的建筑石膏粉。
实施例3
在室温25 °C下分2次将100 g石灰乳加入至与水混合得到的固含量为35%的初始石灰石悬浮液，加入浓度为0.025 moL/L的柠檬酸作转晶剂，以5 mL/min的速度滴加浓度为200g/L的由含硫酸废水配置的250 mL硫酸溶液，以200转/分的速度搅拌，离心分离得到二水石膏。用由含硫酸废水配置的pH=2.0的硫酸溶液酸洗二水石膏，再经水洗烘干后，经250 °C煅烧后球磨、陈化得到符合建筑石膏要求的建筑石膏粉。
实施例4
在室温25 °C下分3次将100 g石灰乳加入至与水混合得到的固含量为35%的初始石灰石悬浮液，加入浓度为0.035 moL/L的柠檬酸作转晶剂，以5 mL/min的速度滴加浓度为250g/L的由含硫酸废水配置的250 mL硫酸溶液，以200转/分的速度搅拌，离心分离得到二水石膏。用由含硫酸废水配置的pH=3.0的硫酸溶液酸洗二水石膏，再经水洗烘干后，经250 °C煅烧后球磨、陈化得到符合建筑石膏要求的建筑石膏粉。

Claims (7)

1.一种用含硫酸废水制备石膏的方法，其特征在于包括如下步骤，以石灰乳、含硫酸废水、柠檬酸为原料制备二水石膏，经预处理、煅烧、球磨后得到建筑石膏。
2.如权利要求1所述的用含硫酸废水制备石膏的方法，其特征在于包括如下步骤：（1）二水石膏的制备：在室温25 °C下分1-3次将100 g石灰乳加入至与水混合得到的固含量为35%的初始石灰石悬浮液，加入浓度为0.015-0.035 moL/L的柠檬酸作转晶剂，以5 mL/min的速度滴加浓度为50-300 g/L的由含硫酸废水配置的250 mL硫酸溶液，以200转/分的速度搅拌，离心分离得到二水石膏；
（2）建筑石膏的制备：用由含硫酸废水配置的pH=1.5-3.0的硫酸溶液酸洗二水石膏，再经水洗烘干后，经150-350 °C煅烧后球磨、陈化得到建筑石膏。
3.根据权利要求2所述的用含硫酸废水制备石膏的方法，其特征在于，在步骤（1）中，石灰乳分2次加入悬浮液中。
4.根据权利要求2所述的用含硫酸废水制备石膏的方法，其特征在于，在步骤（1）中，加入的柠檬酸浓度为0.020 moL/L。
5.根据权利要求2所述的用含硫酸废水制备石膏的方法，其特征在于，在步骤（1）中，加入的硫酸溶液浓度为250 g/L。
6.根据权利要求2所述的用含硫酸废水制备石膏的方法，其特征在于，在步骤（2）中，加入的二水石膏酸洗溶液的pH为2.0。
7.根据权利要求2所述的用含硫酸废水制备石膏的方法，其特征在于，在步骤（2）中，二水石膏的煅烧温度为250 °C。
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