RU2553855C2 - Способ конверсии сульфата кальция - Google Patents
Способ конверсии сульфата кальция Download PDFInfo
- Publication number
- RU2553855C2 RU2553855C2 RU2013120240/05A RU2013120240A RU2553855C2 RU 2553855 C2 RU2553855 C2 RU 2553855C2 RU 2013120240/05 A RU2013120240/05 A RU 2013120240/05A RU 2013120240 A RU2013120240 A RU 2013120240A RU 2553855 C2 RU2553855 C2 RU 2553855C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- calcium carbonate
- calcium
- sas
- sulfate
- gypsum
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к химической промышленности. Способ включает последовательное взаимодействие сульфата кальция с раствором аммиака и водным раствором, содержащим анион угольной кислоты. В качестве сульфата кальция используют гипсовые шламы и сначала в них вводят поверхностно-активные вещества (ПАВ) из группы: в качестве анионактивного ПАВ - алкилсульфонат, катионактивного ПАВ - бисчетвертичное аммониевое соединение, неионогенного ПАВ - оксиэтилированные моноалкилфенолы, амфотерного ПАВ - алкилбетаин, в количестве от 0,001% до 5%, считая на массу исходного сульфата кальция. Изобретение позволяет повысить эффективность переработки гипсовых отходов с максимальным выходом ценных целевых продуктов - сульфата аммония, либо сульфата натрия и высокодисперсного карбоната кальция. 5 табл., 5 пр.
Description
Изобретение относится к химической, атомной, алюминиевой промышленности, конкретно к переработке сульфата кальция в виде фосфогипса и фторгипса - крупнотоннажных отходов производства соответственно фосфорной или плавиковой кислоты.
Переработка хвостовых отвалов гипсовой природы - фосфогипса и фторгипса становится во всем мире первостепенной задачей, поскольку их количество достигло критических величин. В то же время из гипсовых хвостовых отвалов могут получаться исключительно востребованные промышленностью химикаты: сульфат аммония - минеральное удобрение, сульфат натрия - важный промежуточный продукт, а также высокодисперсный карбонат кальция. Последний препарат имеет очень широкие сегменты востребованного сбыта.
Экологические проблемы, связанные с хранением фосфо- и фторгипса, их огромные количества, накопившиеся в отвалах, также делают вопросы их конверсии весьма актуальными (М.Савинская. Химия и бизнес. 2001, №2, с. 13-14).
Обычно предложения по переработке этих отходов направлены на получение из них одного продукта, например, известен способ переработки гипсовых отходов на серную кислоту и сульфат аммония (В.В.Иваницкий, П.В.Классен, А.Н.Новиков. Фосфогипс и его использование. М.: Химия, 1990). Однако при этом образуются вторичные отходы, практически не утилизируемые. Известен способ переработки гипсовых отходов в минеральные удобрения (А.П.Митронов, А.Н.Кочергин и др. Химическая промышленность, 1999, №3 (167)). Однако при этом образуется крупнокристаллический карбонат кальция, имеющий узкие сегменты сбыта. Известны многочисленные способы переработки гипсовых хвостовых отходов с целью извлечения редкоземельных элементов (A.M.Андрианов, И.Ф.Русин и др. Получение из фосфогипса сульфата аммония, окиси кальция и концентрата редкоземельных элементов. ЖПХ, т. LI, №7, 1978 г., с. 1441-1444), в результате исполнения данного способа не удается получить высокодисперсный карбонат кальция, а сам процесс весьма затратен.
Известен способ комплексной переработки гипсовых отходов (Колокольников В.А., Титов В.М., Шатов А.А. Патент РФ №2258036 от 09.06.2004. способ комплексной переработки фосфогипса). В результате исполнения данного способа также не удается получать высокодисперсный карбонат кальция, и способ отличается исключительной громоздкостью и затратностью в исполнении.
Наиболее близко поставленной задаче отвечает способ переработки сульфата кальция с получением сульфата аммония и карбоната кальция (Г.Рейнбольдт. Техника химического демонстрационного элемента. М.: 1935 г., с. 335-336). Согласно известному способу 10 г сернокислого кальция растирают с 50 мл воды в фарфоровой ступке в однородную кашицу, эту кашицу взмучивают затем в 150 мл воды. Реакционный сосуд заливают взвесью сульфата кальция и добавляют туда же 20 мл 25% раствора аммиака. Далее пропускают ток диоксида углерода до полного завершения конверсии. Суспензию карбоната кальция отфильтровывают от раствора сульфата аммония через фильтр-пресс. После этого раствор сульфата аммония подвергают выпарке и сушке, а карбонат кальция отмывают деионизированной водой и также сушат. В результате получают сульфат аммония и карбонат кальция. Однако в этом способе имеется недостаточная степень превращения сульфата кальция в карбонат (92%), при этом образуется крупнодисперсный карбонат кальция, практически не имеющий никакого применения и являющийся вторичным отходом.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности переработки сульфата кальция с получением ценных целевых товарных продуктов: сульфата аммония и высокодисперсного карбоната кальция. Поставленная цель достигается описанным ниже способом: конверсией сульфата кальция, включающей его взаимодействие с водным раствором, содержащим анион угольной кислоты, отличающийся тем, что перед взаимодействием сульфата кальция и водного раствора, содержащего анион угольной кислоты, в реакционную среду вводят поверхностно-активные вещества (ПАВ) из группы: анионактивные ПАВ, катионактивеые ПАВ, неионогенные ПАВ, амфотерные ПАВ в количестве от 0,001% до 5%, считая на массу исходного сульфата кальция.
Ввод ПАВ при реализации предлагаемого способа перед взаимодействием названных компонентов: сульфата кальция и водного раствора, содержащего анион угольной кислоты в заявляемых количественных отношениях, является отличительным признаком заявляемого изобретения.
Благодаря реализации данного способа достигается увеличение степени конверсии сульфата кальция и получение сульфата аммония, либо сульфата натрия и высокодисперсного карбоната кальция, который имеет очень большие и востребованные сегменты сбыта.
Сущность заявляемого способа представлена в приведенных примерах конкретного выполнения.
Пример 1. Навеску сульфата кальция - фторгипсовых шламовых отходов конверсируют в целевые продукты как по прототипу, так и по предлагаемому способу. Согласно предлагаемому способу в суспензию фторгипса в воде вводят анионактивный ПАВ - алкилсульфонат - смесь натриевых солей алкилсульфоновых кислот, полученных из n-парафинов в количествах, указанных в таблице 1. Далее в реакционную пульпу вводят аммиак и углекислый газ. Тем самым обеспечивается наличие в водной среде аниона угольной кислоты. В этой же таблице представлены результаты эксперимента - свойства карбоната кальция по прототипу и по заявляемому способу. В результате получали раствор сульфата аммония, который подвергали выпариванию и сушке. Карбонат кальция по прототипу и заявляемому способу охарактеризован в таблице 1.
| Таблица 1 | ||||||
| Количество введенного анионактивного ПАВ % на исходный гипс | Прототип без ПАВ | 0,0005% | 0,001% | 2,5% | 5% | 5,2% |
| Наименование показателей, характеризующих высокодисперсный CaCO3 | ||||||
| 1. Конверсия, % | 92 | 93 | 95 | 95 | 96 | 96 |
| 2. Белизна, % | 93 | 95 | 96 | 96 | 97 | 97 |
| 3. Средний размер частиц, мкм | 15 | 15 | 10 | 2 | 1,5 | 1,5 |
Анализ полученных данных позволяет констатировать, что при конверсии сульфата кальция по предлагаемому способу получается высокодисперсный карбонат кальция, превосходящий карбонат кальция, получаемый по прототипу. При содержании анионактивного ПАВ выше 5%, считая на исходный сульфат кальция, нет преимуществ по характеристикам карбоната кальция, и экономичность процесса конверсии снижается; при содержании же анионактивного ПАВ меньше 0,001% свойства карбоната кальция и степень его дисперсии ухудшаются.
Пример 2. Навеску сульфата кальция - фосфогипсовых шламовых отходов конверсируют в целевые продукты как по прототипу, так и по предлагаемому способу. Согласно предлагаемому способу в суспензию фосфогипса в воде вводят катионактивный ПАВ - бисчетвертичное аммониевое производное алифатической структуры в количествах, указанных в таблице 2. Далее в реакционную пульпу вводят раствор углекислого натрия, обеспечивая тем самым наличие аниона угольной кислоты. В этой же таблице представлены результаты эксперимента - свойства карбоната кальция по прототипу и по заявляемому способу. В результате получали раствор сульфата натрия, который подвергали выпариванию и сушке. Карбонат кальция по прототипу и заявляемому способу охарактеризован в таблице 2.
| Таблица 2 | ||||||
| Количество введенного катионактивного ПАВ % на исходный гипс | Прототип без ПАВ | 0,0005% | 0,001% | 2,5% | 5% | 5,2% |
| Наименование показателей, характеризующих высокодисперсный CaCO3 | ||||||
| 1. Конверсия, % | 92 | 93 | 96 | 96 | 97 | 96 |
| 2. Белизна, % | 90 | 94 | 95 | 95 | 96 | 96 |
| 3. Средний размер частиц, мкм | 20 | 15 | 11 | 2,5 | 2,5 | 2,0 |
Анализ полученных данных позволяет констатировать, что при конверсии сульфата кальция по предлагаемому способу получается высокодисперсный карбонат кальция, превосходящий карбонат кальция, получаемый по прототипу. При содержании катионактивного ПАВ выше 5%, считая на исходный сульфат кальция, нет преимуществ по характеристикам карбоната кальция, и экономичность процесса конверсии снижается; при содержании же катионактивного ПАВ меньше 0,001% свойства карбоната кальция и степень его дисперсии ухудшаются.
Пример 3. Навеску сульфата кальция - борогипсовых шламовых отходов конверсируют в целевые продукты как по прототипу, так и по предлагаемому способу. Согласно предлагаемому способу в суспензию фосфогипса в воде вводят неионогенный ПАВ - оксиэтилированные моноалкилфенолы в количествах, указанных в таблице 3. Далее в реакционную пульпу вводят аммиак и углекислый газ. Тем самым обеспечивается наличие в водной среде аниона угольной кислоты. В этой же таблице представлены результаты эксперимента - свойства карбоната кальция по прототипу и по заявляемому способу. В результате получали раствор сульфата аммония, который подвергали выпариванию и сушке. Карбонат кальция по прототипу и заявляемому способу охарактеризован в таблице 3.
| Таблица 3 | ||||||
| Количество введенного неионогенного ПАВ % на исходный гипс | Прототип без ПАВ | 0,0005% | 0,001% | 2,5% | 5% | 5,2% |
| Наименование показателей, характеризующих высокодисперсный CaCO3 | ||||||
| 1. Конверсия, % | 92 | 93 | 97 | 97 | 97 | 97 |
| 2. Белизна, % | 90 | 93 | 94 | 94 | 96 | 96 |
| 3. Средний размер частиц, мкм | 18 | 14 | 10 | 2,5 | 2,5 | 2,0 |
Анализ полученных данных позволяет констатировать, что при конверсии сульфата кальция по предлагаемому способу получается высокодисперсный карбонат кальция, превосходящий карбонат кальция, получаемый по прототипу. При содержании неионогенного ПАВ выше 5%, считая на исходный сульфат кальция, нет преимуществ по характеристикам карбоната кальция, и экономичность процесса конверсии снижается; при содержании же неионогенного ПАВ меньше 0,001% свойства карбоната кальция и степень его дисперсии ухудшаются.
Пример 4. Навеску сульфата кальция - отходов гипса из травматологических учреждений конверсируют в целевые продукты как по прототипу, так и по предлагаемому способу. Согласно предлагаемому способу в суспензию фосфогипса в воде вводят амфотерные ПАВ - алкилбетаин в количествах, указанных в таблице 4. Далее в реакционную пульпу вводят раствор углекислого натрия, обеспечивая тем самым наличие аниона угольной кислоты. В этой же таблице представлены результаты эксперимента - свойства карбоната кальция по прототипу и по заявляемому способу. В результате получали раствор сульфата натрия, который подвергали выпариванию и сушке. Карбонат кальция по прототипу и заявляемому способу охарактеризован в таблице 4.
| Таблица 4 | ||||||
| Количество введенного амфотерного ПАВ % на исходный гипс | Прототип без ПАВ | 0,0005% | 0,001% | 2,5% | 5% | 5,2% |
| Наименование показателей, характеризующих высокодисперсный CaCO3 | ||||||
| 1. Конверсия, % | 94 | 95 | 97 | 97 | 98 | 98 |
| 2. Белизна, % | 90 | 95 | 96 | 98 | 98 | 98 |
| 3. Средний размер частиц, мкм | 20 | 13 | 9 | 2,0 | 1,5 | 1,5 |
Анализ полученных данных позволяет констатировать, что при конверсии сульфата кальция по предлагаемому способу получается высокодисперсный карбонат кальция, превосходящий карбонат кальция, получаемый по прототипу. При содержании амфотерного ПАВ выше 5%, считая на исходный сульфат кальция, нет преимуществ по характеристикам карбоната кальция, и экономичность процесса конверсии снижается; при содержании же амфотерного ПАВ меньше 0,001% свойства карбоната кальция и степень его дисперсии ухудшаются.
Пример 5. Навеску сульфата кальция - отходов гипса из травматологических учреждений конверсируют в целевые продукты как по прототипу, так и следующим образом: поверхностно-активные вещества вводят не перед процессом конверсии, как заявлено в предлагаемом способе, а после синтеза карбоната кальция, после взаимодействия пульпы сульфата кальция и водного раствора, содержащего анион угольной кислоты. В качестве ПАВ вводят все четыре ПАВ, использованные в настоящем описании. Все ПАВы вводят в концентрации 2,5% на исходный сульфат кальция. Карбонат кальция по прототипу и по примеру №5 охарактеризован в таблице 5.
| Таблица 5 | |||||
| Прототип без ПАВ | 2,5% анионактивный ПАВ | 2,5% катионактивный ПАВ | 2,5% неионогенный ПАВ | 2,5% амфотерный ПАВ | |
| Наименование показателей, характеризующих высокодисперсный CaCO3 | |||||
| 1. Конверсия, % | 94 | 94 | 94 | 94 | 94 |
| 2. Белизна, % | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 |
| 3. Средний размер частиц, мкм | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
Таким образом, из примера 5 видно, что при несоблюдении заявляемого способа не достигается положительных эффектов - увеличения степени конверсии сульфата кальция, повышение величины белизны и дисперсности целевого продукта - карбоната кальция.
Анализ полученных данных позволяет констатировать, что при конверсии сульфата кальция не по предлагаемому способу не получается высокодисперсный карбонат кальция, превосходящий карбонат кальция, получаемый по прототипу, следовательно, способ введения поверхностно-активных веществ в реакционную шахту до проведения процесса конверсии является существенным отличием предлагаемого изобретения.
Таким образом, из приведенных примеров видно, что предлагаемый способ конверсии сульфата кальция позволяет решить проблему утилизации хвостовых шламовых отходов, получать ценные целевые продукты, такие как сульфат аммония, сульфат натрия и высокодисперсный карбонат кальция. Экономическая эффективность данного способа состоит в том, что на 1 т гипсовых шламовых отходов, которые ничего не стоят при затрате примерно 5 тыс./рублей на другое сырье и материалы, получается сумма продаж не менее 10 - 15 тыс./рублей. При этом решается важнейшая экологическая проблема: утилизация опасных шламовых отходов.
Claims (1)
- Способ конверсии сульфата кальция с получением сульфата аммония и высокодисперсного карбоната кальция, включающий последовательное взаимодействие сульфата кальция с раствором аммиака и водным раствором, содержащим анион угольной кислоты, отличающийся тем, что в качестве сульфата кальция используют гипсовые шламы и сначала в них вводят поверхностно-активные вещества (ПАВ) из группы: в качестве анионактивного ПАВ - алкилсульфонат, катионактивного ПАВ - бисчетвертичное аммониевое соединение, неионогенного ПАВ - оксиэтилированные моноалкилфенолы, амфотерного ПАВ - алкилбетаин, в количестве от 0,001% до 5%, считая на массу исходного сульфата кальция.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013120240/05A RU2553855C2 (ru) | 2013-04-30 | 2013-04-30 | Способ конверсии сульфата кальция |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013120240/05A RU2553855C2 (ru) | 2013-04-30 | 2013-04-30 | Способ конверсии сульфата кальция |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013120240A RU2013120240A (ru) | 2014-11-10 |
| RU2553855C2 true RU2553855C2 (ru) | 2015-06-20 |
Family
ID=53380766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013120240/05A RU2553855C2 (ru) | 2013-04-30 | 2013-04-30 | Способ конверсии сульфата кальция |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2553855C2 (ru) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116037631A (zh) * | 2022-12-29 | 2023-05-02 | 贵州鼎瑞环保科技有限公司 | 一种磷石膏原渣无害化处理方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5376343A (en) * | 1992-02-26 | 1994-12-27 | Pretoria Portland Cement Company Limited | Production of purified calcium carbonate |
| RU2215692C2 (ru) * | 1999-03-31 | 2003-11-10 | Минералз Текнолоджиз Инк. | Способ получения дискретных частиц карбоната кальция |
| EP1746073A1 (en) * | 2005-07-20 | 2007-01-24 | SOLVAY (Société Anonyme) | Process for making a solid compound by precipitation, suspensions of solid in liquids and solids obtained by the process and their use as additives |
| RU2314999C1 (ru) * | 2006-04-17 | 2008-01-20 | Меграбян Казарос Аршалуйсович | Способ получения тонкодисперсного карбоната кальция |
-
2013
- 2013-04-30 RU RU2013120240/05A patent/RU2553855C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5376343A (en) * | 1992-02-26 | 1994-12-27 | Pretoria Portland Cement Company Limited | Production of purified calcium carbonate |
| RU2215692C2 (ru) * | 1999-03-31 | 2003-11-10 | Минералз Текнолоджиз Инк. | Способ получения дискретных частиц карбоната кальция |
| EP1746073A1 (en) * | 2005-07-20 | 2007-01-24 | SOLVAY (Société Anonyme) | Process for making a solid compound by precipitation, suspensions of solid in liquids and solids obtained by the process and their use as additives |
| RU2314999C1 (ru) * | 2006-04-17 | 2008-01-20 | Меграбян Казарос Аршалуйсович | Способ получения тонкодисперсного карбоната кальция |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| РЕЙНБОЛЬДТ Г., Техника химического демонстрационного эксперимента, Москва, Главная реакция химической литературы, 1935, стр.335-337. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013120240A (ru) | 2014-11-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104480314B (zh) | 锰业生产废渣回收利用的方法 | |
| CN102502900B (zh) | 钠化焙烧-浸出-酸性铵盐沉钒废水的处理方法 | |
| CN103951780B (zh) | 一种大孔弱酸性阳离子交换树脂的制备方法 | |
| CN104480315B (zh) | 电解金属锰、二氧化锰生产浸出压滤渣回收利用的方法 | |
| CN101850992A (zh) | 一种用磷石膏和纯碱制备碳酸钙联产硫酸钠的方法 | |
| CN102206024A (zh) | 用磷石膏对赤泥进行快速脱碱的方法 | |
| CN104291539B (zh) | 一种利用co2与废酸联合处理拜耳法赤泥脱碱的方法 | |
| CN105597658A (zh) | 一种磁性纳米二氧化硅石墨烯复合材料及其制备方法和应用 | |
| RU2553855C2 (ru) | Способ конверсии сульфата кальция | |
| CN109574060A (zh) | 一种脱硫石膏除杂脱色的方法 | |
| CN107475540B (zh) | 一种钛白废液回收钒和钛的工艺 | |
| CN106365189B (zh) | 一种硅渣土的综合利用方法 | |
| CN101543830B (zh) | 氧化锰渣回收的综合利用方法 | |
| CN102976659A (zh) | 一种化工废料复配的水泥助磨剂 | |
| CN105253868B (zh) | 一种有机溶剂萃取、循环利用氟硅酸钠母液水工艺 | |
| CN104445281B (zh) | 三氯氢硅淋洗系统废渣综合利用方法 | |
| CN103691574A (zh) | 一种白云石抑制剂的制备方法及其应用 | |
| CN104761295A (zh) | 一种普钙的生产方法 | |
| CN106699919B (zh) | 一种海藻化工褐藻胶液双钙钙化提取及废水循环回用工艺 | |
| CN103241720A (zh) | 一种磷酸淤渣制备非晶态磷酸铁的方法 | |
| CN104477963A (zh) | 一种固体氯化钡酸化工段工艺 | |
| CN103910370B (zh) | 一种铵盐溶解及循环氨法从粉煤灰中提取氢氧化铝的方法 | |
| CN103482653B (zh) | 一种用烟气硫酸生产硫酸铵的方法 | |
| CN106045705A (zh) | 一种利用中低品位磷矿生产喷浆有机无机复合肥的方法 | |
| CN104891517A (zh) | 一种利用六氟磷酸锂回收混合酸生产氟硼酸钾的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FA92 | Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted) |
Effective date: 20141110 |
|
| FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20150318 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190501 |