CN112441606A

CN112441606A - 一种分离硫酸钙原料中有价组分并联产碳酸钙的方法

Info

Publication number: CN112441606A
Application number: CN201910798975.6A
Authority: CN
Inventors: 丁文金; 陈秋菊; 孙红娟; 彭同江
Original assignee: Southwest University of Science and Technology
Current assignee: Southwest University of Science and Technology
Priority date: 2019-08-28
Filing date: 2019-08-28
Publication date: 2021-03-05
Anticipated expiration: 2039-08-28
Also published as: CN112441606B

Abstract

本发明涉及一种分离硫酸钙原料中有价组分并联产碳酸钙的方法，包括如下步骤：1）将硫酸钙原料进行粉磨，获得粉末原料；2）将步骤1）获得的粉末原料与浸出助剂进行配料，并置于带搅拌的反应容器中反应，待反应完成后将反应产物固液分离得到富含钙离子与硫酸根离子的滤液与固体产物；3）将步骤2）得到的滤液与助剂进行配料，在带搅拌的反应容器中反应，通过控制工艺条件得到不同晶型的碳酸钙，滤液进一步用于硫酸钙原料的浸出，随着滤液循环利用次数的增加，副产物硫酸盐达到过饱和自然析出。该工艺成本较低，实现了硫酸钙原料的综合利用，所获得的碳酸钙材料无毒、安全，同时具有白度高、流动性好等特性，可应用于橡胶、化工、医药等行业。

Description

一种分离硫酸钙原料中有价组分并联产碳酸钙的方法

技术领域

本发明涉及一种分离硫酸钙原料中有价组分并联产碳酸钙的方法，具体涉及一种以低成本无机盐为浸出助剂分离硫酸钙原料中有价组分并联产碳酸钙的方法，属于无机材料与化工材料领域。

背景技术

碳酸钙是一种重要的无机化工填料，被广泛应用于橡胶、塑料、涂料、造纸、油墨、密封胶等行业，亦可应用于牙膏、食品、医药、建材、化工等行业。碳酸钙具有方解石、文石、球霰石三种晶型，其中方解石结构最稳定，文石次之，球霰石最不稳定。

专利号为CN103691283A的发明专利公开了一种以脱硫石膏为原料，氨水为助剂制备碳酸钙的方法。该方法以工业固体废弃物为原料，反应条件较为温和，但所得碳酸钙粉体的白度较低，极大地降低了产品的附加值。

申请号为201910271454.5的发明专利公开了一种以工业副产石膏为原料制备轻质碳酸钙的方法，其制备方法是铵盐为助剂，将工业副产石膏和醋酸铵溶液混合反应得到的浸出液，以浸出液为原料，添加氨水并通入二氧化碳，得到球霰石型球形碳酸钙。该方法以固体废弃物为主要原料，所制得的球形碳酸钙的形貌较为均一。但此方法以醋酸铵为助剂，助剂成本较高且助剂本身具有较大的气味，整个生产环境较差。

综上所述，现有硫酸钙原料生产轻质碳酸钙的制备工艺存在助剂成本高或产物纯度不高等问题，因此本发明针对以上制备方法的缺陷发明了一种低成本分离硫酸钙原料中有价组分并联产碳酸钙的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种分离硫酸钙原料中有价组分并联产碳酸钙的方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种分离硫酸钙原料中有价组分并联产碳酸钙的方法，包括的步骤如下：

1）将硫酸钙原料进行粉磨，得到平均粒度为80-150目的硫酸钙粉体；

2）将步骤1）所得的硫酸钙粉体与浸出助剂混合，置于带搅拌的反应容器中，在常压、室温-100 ℃条件下反应40-180 min，得到反应产物；

3）将步骤2）所得到的反应产物抽滤、洗涤、干燥，得到富含钙离子与硫酸根离子的滤液以及固体渣；

4）取一定体积的富含钙离子与硫酸根离子的滤液，加入一定量的助剂，在常压、室温-100 ℃条件下反应10-150 min，得到反应产物；

5）将步骤4）所得反应产物抽滤、洗涤、干燥，得到碳酸钙粉体；滤液用于硫酸钙原料的浸出并回收副产物硫酸铵。

上述步骤1）中所述硫酸钙原料主要为天然石膏、石膏尾矿和工业副产石膏等；步骤2）中浸出助剂为氯化钠或氯化镁中的一种或几种；浸出助剂的浓度为3-10 mol/L；浸出助剂的添加量为10-30 mL/g。

上述步骤4）中助剂为碳酸铵或碳酸氢铵；助剂的添加量为10-40 g/100 mL。

采用上述方法制备的碳酸钙的晶型主要为球霰石型或方解石型，碳酸钙的含量99.9%以上，白度99以上；硫酸铵的纯度98%以上。

采用本发明方法分离硫酸钙原料中有价组分并联产碳酸钙，其有益效果如下：1）本发明所用原料为硫酸钙原料，原料易得，价格便宜；2）整个制备工艺在低温、常压下进行，较为安全；3）所用浸出助剂为低成本无机盐，无色、无味，可有效实现硫酸钙原料中硫酸钙与其他组分的分离，实现硫酸钙原料的综合利用；4）浸出助剂为中性助剂，不会对设备产生腐蚀，且助剂可回收利用，设备投资较低；5）浸出助剂循环利用过程中硫酸铵过饱和析出，便于回收利用；6）以本发明所述方法在降低化学助剂用量、缩短生产周期的前提下，所制备的碳酸钙材料的晶型可控，纯度能达到99.9%以上、白度99以上；硫酸铵的纯度98%以上。

具体实施方式

本发明一种分离硫酸钙原料中有价组分并联产碳酸钙的方法，包括如下步骤。

其中，上述步骤1）中所述硫酸钙原料主要为天然石膏、石膏尾矿和工业副产石膏等。

其中，步骤2）中浸出助剂为氯化钠或氯化镁中的一种或几种；浸出助剂的浓度为3-10mol/L；浸出助剂的添加量为10-30 mL/g。

3）将步骤2）所得到的反应产物抽滤、洗涤、干燥，得到富含钙离子与硫酸根离子的滤液与固体渣。

其中，步骤4）中所述助剂为碳酸铵或碳酸氢铵；助剂的添加量为10-40 g/100 mL。

所制备的碳酸钙的晶型为球霰石型或方解石型，碳酸钙的含量99.9%以上，白度99以上；硫酸铵的纯度98%以上。

下面通过具体实例对本发明的技术方案作进一步的详细说明。

实例1：

本实施例中的硫酸钙原料选用磷石膏，磷石膏的主要化学成分为，以重量百分比计：SO₃37%，CaO33%，SiO₂5%，其他25%；具体工艺过程如下：

1）取上述磷石膏粉末23g，配置6.5 mol/L的氯化钠溶液460 mL，然后将磷石膏粉末倒入氯化钠溶液中，在75 ℃下搅拌反应85 min，待反应完成后抽滤得到滤液和固体反应物；

2）取上述滤液400 mL，向溶液中加入碳酸铵粉末56 g，在55 ℃下搅拌反应75 min，搅拌速度为400 r/min；将反应产物抽滤，洗涤，烘干，得到球霰石型碳酸钙粉体；

3）上述所得碳酸钙粉体中球霰石的含量为100%，形貌为球形，颗粒直径0.5-3 μm，白度98.8。

实例2

本实施例中的硫酸钙原料选用石膏尾矿，石膏尾矿的主要化学成分为，以重量百分比计：SO₃26%，CaO22 %，SiO₂23%，Al₂O₃4%，Fe₂O₃3%，其他26%；具体工艺过程如下：

1）取上述石膏尾矿粉末10g，配置7.5 mol/L的氯化镁溶液120 mL，然后将石膏尾矿粉末倒入氯化镁溶液中，在55 ℃下搅拌反应80 min，待反应完成后抽滤得到滤液和固体反应物；

2）取上述滤液200 mL，向溶液中加入碳酸氢铵粉体28 g，在38 ℃下搅拌反应20 min，搅拌速度为250 r/min；将反应产物抽滤，洗涤，烘干，得到碳酸钙粉体；

3）上述所得碳酸钙粉体主要的晶型为方解石型，碳酸钙的含量为99.5%，形貌为菱面体，白度99.1。

Claims

1.一种分离硫酸钙原料中有价组分并联产碳酸钙的方法，包括的步骤如下：

3）将步骤2）所得到的反应产物抽滤、洗涤、干燥，得到富含钙离子与硫酸根离子的滤液以及固体渣。

2.一种分离硫酸钙原料中有价组分并联产碳酸钙的方法，包括的步骤如下：

1）取一定体积的富含钙离子与硫酸根离子的滤液，加入一定量的助剂，在常压、室温-100 ℃条件下反应10-150 min，得到反应产物；

2）将步骤1）所得反应产物抽滤、洗涤、干燥，得到碳酸钙粉体；滤液回收用于硫酸钙原料的浸出并回收副产物硫酸铵。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

步骤1）中所述硫酸钙原料主要为天然石膏、石膏尾矿和工业副产石膏等；步骤2）中浸出助剂为氯化钠或氯化镁中的一种或几种；浸出助剂的浓度为3-10 mol/L；浸出助剂的添加量为10-30 mL/g。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：

步骤1）中助剂为碳酸铵或碳酸氢铵；助剂的添加量为10-40 g/100 mL。

5.根据权利要求1-4所述的制备方法，其特征在于：

所述分离硫酸钙原料中有价组分并联产碳酸钙的工艺中主要以氯化钠等低成本钠盐为浸出助剂，可实现原料中硫酸钙与其他组分的有效分离；可以以固体废弃物为原料，整个工艺在低温、常压下完成；整个工艺中可实现浸出助剂的循环利用与副产物的回收，所述碳酸钙的晶型主要为球霰石型或方解石型，碳酸钙的含量99.9%以上，白度99以上；硫酸铵的纯度98%以上。