CN115159879B - 一种棒状钛石膏及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种棒状钛石膏及其制备方法，所述方法包括：向硫酸酸性废水中加入石膏晶种，得到第一反应混合物；向所述第一反应混合物中加入含钙化合物，反应温度为40‑65℃，反应时间为3～6h，得到第二反应混合物；将所述第二反应混合物经浓缩、脱水、洗涤，得到所述棒状钛石膏；其中，所述石膏晶种为纯石膏或者所述硫酸酸性废水与含钙化合物的反应产物。本发明的制备方法可提高钛白粉行业废酸处理量，生成棒状钛石膏晶体，钛石膏的含水率低于10％，其中，杂质铁，以Fe2O3计算小于0.2％，钛石膏的白度大于85％，纯度以二水石膏计，含量大于95％。同时提高了钛石膏的强度。
Description
技术领域
本发明涉及化工原料技术领域，具体涉及一种棒状钛石膏及其制备方法。
背景技术
目前，传统利用石灰(或电石渣)中和钛白酸性废水到中性，经固液分离后钛石膏含水率接近60％，钛石膏中二水石膏含量较低，二水石膏含量约为75％，杂质含量高，其中杂质含量最高是铁，以Fe2O3计约为9％，不经处理几乎没有什么力学性能，用钛石膏生产的石膏制品不仅外表泛黄影响美观，而且抗折、抗压强度低，含水率高不能直接利用，限制了钛石膏在建材方面的应用，其中用于水泥中作缓凝剂要求钛石膏中二水石膏含量大于75％且其含水率低于20％，制备的该种钛石膏除杂和烘干成本较高，而几乎没有得到有效利用，只能堆放，不仅占用大量土地、污染环境，而且给钛白粉企业造成了重大的经济负担。
综上所述，亟待研发一种棒状钛石膏及其制备方法，使得制备的钛石膏含水率低，白度高，强度高的优点。
发明内容
为此，本发明提供一种棒状钛石膏的制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明实施例提供一种棒状钛石膏的制备方法，所述方法包括：
向硫酸酸性废水中加入石膏晶种，得到第一反应混合物；
向所述第一反应混合物中加入含钙化合物，反应温度为40-65℃，反应时间为3～6h，得到第二反应混合物；
将所述第二反应混合物经浓缩、脱水、洗涤，得到所述棒状钛石膏；
其中，所述石膏晶种为纯石膏或者所述硫酸酸性废水与含钙化合物的反应产物。
本发明的一个实施例中，所述含钙化合物为碳酸钙、氢氧化钙或氧化钙中的一种或几种。
本发明的一个实施例中，所述硫酸酸性废水为生产钛白粉过程中产生的酸性废水；
所述酸性废水中含有硫酸的质量分数为≤25％。
本发明的一个实施例中，所述石膏晶种的加入量为石膏产量的5％-9％。
本发明的一个实施例中，所述硫酸酸性废水与含钙化合物的反应产物制备方法为：
向硫酸法钛白粉产生的硫酸酸性废水中，加入碳酸钙或氢氧化钙，控制反应pH为0.5～2.3，反应产物。
本发明的一个实施例中，所述浓缩是将所述第二反应混合物中的固体和水分分离的过程。
本发明的一个实施例中，所述脱水是利用固液分离设备将浓缩后得到的浓缩石膏浆中水和固体钛石膏分离的过程。
本发明的一个实施例中，所述洗涤过程为：
先用pH3.0～4.0的硫酸性水洗涤分离后的固体钛石膏，再用中性水洗涤。
本发明具有如下优点：
本发明的制备方法可提高钛白粉行业废酸处理量，生成棒状钛石膏晶体，钛石膏的含水率低于10％，其中，杂质铁，以Fe2O3计算小于0.2％，制备得到的钛石膏晶体的白度大于85％，纯度以二水石膏计，含量大于95％；本发明方法制备得到的钛石膏的强度大大提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明实施例提供的一种棒状钛石膏的制备方法流程图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供一种棒状钛石膏的制备方法，该方法包括：向硫酸酸性废水中加入石膏晶种，石膏晶种的加入量为石膏产量的5％-9％。其中，硫酸酸性废水为生产钛白粉过程中产生的酸性废水，石膏晶种为纯石膏或者硫酸酸性废水与含钙化合物的反应产物。硫酸酸性废水中含有硫酸的质量分数为≤25％，得到第一反应混合物；
其中，硫酸性废水与含钙化合物的反应产物制备方法为：向硫酸法钛白粉产生的酸性废水中，加入碳酸钙或氢氧化钙，使得钙离子与硫酸根的摩尔之比不大于1，控制反应，pH0.5～2.3，反应产物。
向第一反应混合物中加入含钙化合物，反应温度为40-65℃，反应时间为3～6h，得到第二反应混合物，其中，含钙化合物为碳酸钙、氢氧化钙或氧化钙中的一种或几种。
将第二反应混合物经一级浓密池沉降后流入二级浓密池再进一步浓缩，得到浓缩石膏浆，浓缩石膏浆由泵送至固液分离设备进行脱水分离。
脱水浓缩石膏浆通过泵送至固液分离设备，浓缩石膏浆物料在滤网的作用下，使石膏留在滤网上，滤液穿过滤网流出，从而实现石膏与液体的固液分离。
将脱水后的石膏，对石膏的纯度要求高时，先用pH3.0～4.0的硫酸性水洗涤，再用中性水洗涤对石膏进行洗涤，洗涤的过程可在固液分离时进行，得到棒状钛石膏。
实施例1
本实施例提供一种棒状钛石膏的制备方法，其包括以下步骤：
向硫酸质量分数≤25％的硫酸法钛白粉产生的酸性废水中加入石膏晶种，石膏晶种的加入量为石膏产量的5％，得到第一反应混合物。
然后，向第一反应混合物中，加入碳酸钙粉，使得钙离子与硫酸根的摩尔之比不大于1，反应温度为40℃，反应时间3h，反应后pH为0.5，得到第二反应混合物，第二反应混合物经一级浓密池沉降后流入二级浓密池再进一步浓缩，得到浓缩石膏浆，浓缩石膏浆由泵送至固液分离设备进行脱水分离。
脱水浓缩石膏浆通过泵送至固液分离设备，浓缩石膏浆物料在滤网的作用下，使石膏留在滤网上，滤液穿过滤网流出，从而实现石膏与液体的固液分离。
将脱水后的石膏，用中性水对石膏进行洗涤，洗涤的过程可在固液分离时进行，得到棒状钛石膏；本步骤中，若对石膏产品白度要求高时，采用酸洗，即先用pH3.0～4.0的硫酸性水洗涤，再用中性水对石膏进行洗涤。
本实施例中，第一次使用的石膏晶种为硫酸和氢氧化钙反应后经过滤干燥的石膏，后续循环使用的石膏晶种为第一反应混合物中加入碳酸钙粉末反应1h获得的石膏浆。
实施例2
本实施例提供一种棒状钛石膏的制备方法，其包括以下步骤：
向质量分数≤25％的硫酸法钛白粉产生的酸性废水中加入石膏晶种，加入量为低含水率白色钛石膏预期产量的9％，得到第一混合物。
然后，向第一混合物中加入碳酸钙粉，碳酸钙粉的加入量使得钙离子与硫酸根的摩尔之比不大于1，反应温度为65℃，反应时间为5h，反应后pH为2.3，得到第二反应混合物，第二反应混合物经一级浓密池沉降后流入二级浓密池再进一步浓缩，得到浓缩石膏浆，浓缩石膏浆由泵送至固液分离设备进行脱水分离。
脱水浓缩石膏浆通过泵送至固液分离设备，浓缩石膏浆物料在滤网的作用下，使石膏留在滤网上，滤液穿过滤网流出，从而实现石膏与液体的固液分离。
将脱水后的石膏，用中性水对石膏进行洗涤，洗涤的过程可在固液分离时进行，得到棒状钛石膏；本步骤中，若对石膏产品白度要求高时，采用酸洗，即先用pH3.0～4.0的硫酸性水洗涤，再用中性水对石膏进行洗涤。
第一次使用的晶种为硫酸法钛白粉行业产生的母液酸和碳酸钙或氢氧化钙反应，控制pH为2.3，反应完成后，经过滤干燥，获得的产物。
以后采用的晶种为第一反应混合物中加入碳酸钙粉反应1.5h获得的石膏浆。
实施例3
本实施例提供一种棒状钛石膏的制备方法，其包括以下步骤：
向质量分数≤25％的硫酸法钛白粉产生的酸性废水中加入石膏晶种，石膏晶种的加入量为低含水率白色钛石膏预期产量的7％，得到第一反应混合物。
然后，向第一反应混合物中加入碳酸钙粉，使得钙离子与硫酸根的摩尔之比不大于1，反应温度为50℃，反应时间6h，反应后pH为0.8，得到第二反应混合物，第二反应混合物经一级浓密池沉降后流入二级浓密池再进一步浓缩，得到浓缩石膏浆，浓缩石膏浆由泵送至固液分离设备进行脱水分离。
脱水浓缩石膏浆通过泵送至固液分离设备，浓缩石膏浆物料在滤网的作用下，使石膏留在滤网上，滤液穿过滤网流出，从而实现石膏与液体的固液分离。
将脱水后的石膏，用中性水对石膏进行洗涤，洗涤的过程可在固液分离时进行，得到棒状钛石膏。本步骤中，若对石膏产品白度要求高时，采用酸洗，即先用pH3.0～4.0的硫酸性水洗涤，再用中性水对石膏进行洗涤。
第一次使用的晶种为硫酸法钛白粉行业产生的母液酸和碳酸钙或氢氧化钙反应，控制pH为1.5，反应完成后，经过滤干燥。
后续循环使用的石膏晶种为第一反应混合物中加入碳酸钙粉末反应1h获得的石膏浆。
试验实施例
对本发明实施例1-实施例3制备的棒状钛石膏进行钛石膏白度、钛石膏纯度以及抗折强度和抗压强度进行测定，测定结果如表1所示。
表1
本发明的棒状钛石膏的制备方法可提高钛白粉行业废酸处理量，生成棒状钛石膏晶体的粒径大小可调控，制备得到的钛石膏的含水率低于10％，纯度高，杂质含量低，其中，杂质铁，以Fe2O3计算小于0.2％。
本发明实施例制备的钛石膏大大提高其白度和纯度，钛石膏的白度大于85％，二水石膏含量大于95％。
本发明方法制备得到的钛石膏是利用硫酸法生产钛白粉时的酸性废水，加入石灰(或电石渣)以中和大量的酸性废水而产生的以二水石膏为主要成分的工业废渣，可通过硫酸法生产钛石膏粉产品，而钛石膏粉可以作水泥缓凝剂和生产石膏板、石膏空心条板和石膏砌砖等建筑材料，达到了综合利用废水废液的目的。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (7)
1.一种棒状钛石膏的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
向硫酸酸性废水中加入石膏晶种，得到第一反应混合物；
向所述第一反应混合物中加入含钙化合物，使得钙离子与硫酸根的摩尔之比不大于1，反应温度为40-65℃，反应时间为3～6h，反应后的pH为0.5～2.3，得到第二反应混合物；
将所述第二反应混合物经浓缩、脱水、洗涤，得到所述棒状钛石膏；
其中，所述石膏晶种为纯石膏或者所述硫酸酸性废水与含钙化合物的反应产物。
2.如权利要求1所述的棒状钛石膏的制备方法，其特征在于，
所述含钙化合物为碳酸钙、氢氧化钙或氧化钙中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的棒状钛石膏的制备方法，其特征在于，
所述硫酸酸性废水为生产钛白粉过程中产生的酸性废水；
所述酸性废水中含有硫酸的质量分数为≤25％。
4.如权利要求1所述的棒状钛石膏的制备方法，其特征在于，
所述石膏晶种的加入量为石膏产物的5％-9％。
5.如权利要求1所述的棒状钛石膏的制备方法，其特征在于，
所述浓缩是将所述第二反应混合物中的固体和水分分离的过程。
6.如权利要求1所述的棒状钛石膏的制备方法，其特征在于，
所述脱水是利用固液分离设备将浓缩后得到的浓缩石膏浆中水和固体钛石膏分离的过程。
7.如权利要求1所述的棒状钛石膏的制备方法，其特征在于，
所述洗涤过程为：
先用pH3.0～4.0的硫酸性水洗涤分离后的固体钛石膏，再用中性水洗涤。
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