CN105332058A - 磷石膏常压下循环溶解法制取造纸用石膏晶须的方法 - Google Patents

磷石膏常压下循环溶解法制取造纸用石膏晶须的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种磷石膏常压下循环溶解法制取造纸用石膏晶须的方法，在常压下，用循环溶解液溶解分离磷石膏中的SIO2、GaO、FeO等元素，来制备优质的硫酸钙晶须；通过在设定溶解液PH值的情况下，低温、常压分离变质的溶解液，加入结晶促进剂，沉淀结晶，改性制出优质的、能部分替代纸浆的硫酸钙晶须；本发明制作成本低，经济实惠，能综合利用工业废物磷石膏，本发明所制备的硫酸钙晶须，结晶充分、晶体适中、白度高、耐高温、产品纤细，是造纸及橡胶、塑料、摩擦片建材、墙体涂料等制品的最佳添加物，具有广泛的用途及市场前景。

Description

磷石膏常压下循环溶解法制取造纸用石膏晶须的方法
技术领域
本发明涉及工业企业固废物再利用及粉体制备技术领域，具体是一种磷石膏常压下循环溶解法制取造纸用石膏晶须的方法。
背景技术
磷石膏是磷化工企业生产中排放出来的废渣，历来的处理方式为筑坝堆存，云南省现堆存量就过亿吨以上，每年云南省的磷化工企业排放量是上千吨以上，大量的堆放造成了环境、空气、水源、森林、山体等、多方面的污染；云南某化工厂就发生过因磷石膏的堆放污染问题，导致工厂关闭，相关人员入刑的轰动全国的环保事件；征地、筑坝、运输、管理，高额的费用使得企业不堪重负，很多企业长期亏损；云南数家中、小磷化工企业就因为处理磷石膏问题解决不了只得关停，全国多家化工企业也根据磷石膏的矿物组分特性，研究开发了各类建材产品，如磷石膏制免烧砖、磷石膏加气混凝土制件等，但因磷石膏中20%左右的二氧化硅的活性处理成本过高，所以在作为建材使用中添量少，价值低，不足以解决企业的实际问题；化工企业盐酸过剩也是企业的成本之痛，而采用磷石膏盐酸法制备硫酸钙晶须具有生产成本低附加值高，运用范围广等诸多优势，我国每年的纸浆缺口近50%，需大量进口，如石膏晶须应用到造纸中，将使造纸企业成本大幅下降，填补了纸浆不足的缺口，应用到橡胶、塑料、摩擦片等制品中的纤维添加替代将有效削减磷石膏的堆存量，同时会节约木材，提高环境质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磷石膏常压下循环溶解法制取造纸用石膏晶须的方法，采用磷石膏作为制备硫酸钙晶须的原料，做到了工业固废资源的再生利用；配制的溶解萃取液成本低，生产工艺新，工艺流程短，设备简单，投资少，能耗低，能做到生产过程中无废液排放。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种磷石膏常压下循环溶解法制取造纸用石膏晶须的方法，包含以下步骤：
1）配制用于溶解磷石膏的溶解液；
2）将磷石膏按比例投入到加热后的溶解液中，在常压下搅拌使其溶解，得到混合液；
3）按照需求量加入结晶促进剂使其与混合液融合；
4）通过沉降和过滤分离不溶物；
5）冷却，结晶出硫酸钙晶须；
6）将分离硫酸钙晶须后的混合液调节PH值，再次作为溶解液循环使用；
7）分离出的硫酸钙晶须喷淋改性溶剂，实现物相改性，提高硫酸钙晶须的留着率使其适宜造纸添加。
作为本发明进一步的方案：所述步骤1中的溶解液由以下重量份的物质组成：浓度为8%—45%的盐酸30—85份、浓度95%的硫酸铵5—15份、浓度5%的双氧水2—10份，溶解液的浓度为10%—40%之间，PH值为0.2—6之间。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤1中磷石膏为云南部分磷化工企业排放的高硅，含氟的各类磷石膏。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤3中的结晶促进剂为镁盐类溶剂。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤7中的改性溶剂为强碱溶液，包括Ca(OH)2溶液、Na2SO4溶液和Na2O溶液。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤6中用来调节混合液PH值的酸为盐酸或硫酸，用来调节混合液PH值的碱为Na2O或NH3-H2O，调节后得到PH值为0.2—6的溶解液。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤2中磷石膏与溶解液的固液比为1:5-1:8，溶解液的加热温度为50-120℃，矿浆电位值在MV150—500之间，搅拌混溶反应时间为3-30min，混溶后所得的混合液PH值为2-8。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明以工业固废磷石膏为生产原料，采用磷化工企业排放的废弃物磷石膏在常压下用循环的溶解液体溶解，分离磷石膏中的各种矿物组分来变废为宝生产制备出多用途、优质的硫酸钙晶须；本发明通过相应性质溶剂的喷淋附着改变物相的表面性质，使其适宜作为造纸材料的添加物，生产出的硫酸钙晶须直径、长度均适宜于造纸的替代和添加，而且工艺流程短，设备投资少；本发明可控制硫酸钙晶须达到所要求尺寸，并且分离出的二氧化硅具有60%以上的活性，可直接在建筑材料中使用，是综合利用磷石膏的经济实用方法；本发明制备出来的硫酸钙晶须具有耐1400度以上高温的性能，能作为其他工业制品所需纤维物质的替代品；本发明经过滤分离、冷却结晶、洗涤改后制备出的硫酸钙晶须，纯度为95%以上，白度为90%以上，直径为300-600um，长度为100-5000um，抄纸实验流失率小于15%，耐高温，生产成本低的优势；采用磷石膏作为制备硫酸钙晶须的原料，做到了工业固废资源的再生利用，配制的溶解萃取液成本低，生产工艺新，工艺流程短，设备简单，投资少，能耗低，能做到生产过程中无废液排放，具有极大的推广价值。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
一种磷石膏常压下循环溶解法制取造纸用石膏晶须的方法，包含以下步骤：
1）配制用于溶解磷石膏的溶解液；
2）将磷石膏按比例投入到加热后的溶解液中，在常压下搅拌使其溶解，得到混合液；
3）按照需求量加入结晶促进剂使其与混合液融合；
4）通过沉降和过滤分离不溶物；
5）冷却，结晶出硫酸钙晶须；
6）将分离硫酸钙晶须后的混合液调节PH值，再次作为溶解液循环使用；
7）分离出的硫酸钙晶须喷淋改性溶剂，实现物相改性，提高硫酸钙晶须的留着率使其适宜造纸添加。
所述步骤1中的溶解液由以下重量份的物质组成：浓度为8%—45%的盐酸30—85份、浓度95%的硫酸铵5—15份、浓度5%的双氧水2—10份，溶解液的浓度为10%—40%之间，PH值为0.2—6之间。
所述步骤1中磷石膏为云南部分磷化工企业排放的高硅，含氟的各类磷石膏。
所述步骤3中的结晶促进剂为镁盐类溶剂。
所述步骤7中的改性溶剂为强碱溶液，包括Ca（OH）2溶液、Na2SO4溶液和Na2O溶液。
所述步骤6中用来调节混合液PH值的酸为盐酸或硫酸，用来调节混合液PH值的碱为Na2O或NH3-H2O，调节后得到PH值为0.2—6的溶解液。
所述步骤2中磷石膏与溶解液的固液比为1:5-1:8，溶解液的加热温度为50-120℃，矿浆电位值在MV150—500之间，搅拌混溶反应时间为3-30min，混溶后得到混合液PH值为2-8，经过滤分离、冷却结晶、洗涤改后制备出纯度95%以上、白度90%以上的硫酸钙晶须，硫酸钙晶须直径为300-600um，长度为100-5000um，抄纸实验流失率小于15%。
实施例1
称取100g昆明晋宁二街某磷肥厂堆存的磷石膏，其中硫酸钙含量70%，加入配制好的500毫升溶解液中，溶解液含31%浓度的盐酸150g、3%浓度的双氧水10ml，自来水340ml，溶解液加热温度为60℃，PH值为0.2，矿浆电位为MV150，以30次/min的速度搅拌10min，加入3g氧化镁，再搅拌5min抽滤得液体380ml，干燥后的硅渣等杂质30g，液体静置自然冷却3h，过滤得硫酸钙晶须56g；经检测：二水硫酸钙含量大于95%，56g石膏晶须经用100ml含量Ca(OH)2:水=1:10的溶液喷淋洗涤改性,制得所需产品，白度大于90%，晶须直径300—500um，长度2000—5000um。
实施例2
称取100g玉溪市江川某磷肥厂的磷石膏，其中硫酸钙含量68%，加入配制好的500ml溶解液中，溶解液含31%浓度的盐酸140g、3%浓度的双氧水10ml、硫酸铵20g、自来水340ml，加热温度为100℃，PH值为0.25,矿浆电位为MV180,以30次/min的速度搅拌10min，加入3g硫酸镁，再搅拌5min，抽滤得液体360ml，干燥后硅渣等杂质30g，液体强制冷却到10℃，耗时30min，过滤得硫酸钙晶须59g，经检测:二水硫酸钙含量大于95%，59g石膏晶须经用100ml含量为Na2O:Na2SO4:水=1:0.5:10的混合溶液喷淋洗涤改性，制得所需产品，白度大于90%，晶须直径200—500um，长度1500—5000um。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (7)

1.一种磷石膏常压下循环溶解法制取造纸用石膏晶须的方法，其特征在于，包含以下步骤：
1）配制用于溶解磷石膏的溶解液；
2）将磷石膏按比例投入到加热后的溶解液中，在常压下搅拌使其溶解，得到混合液；
3）按照需求量加入结晶促进剂使其与混合液融合；
4）通过沉降和过滤分离不溶物；
5）冷却，结晶出硫酸钙晶须；
6）将分离硫酸钙晶须后的混合液调节PH值，再次作为溶解液循环使用；
7）分离出的硫酸钙晶须喷淋改性溶剂，实现物相改性，提高硫酸钙晶须的留着率。
2.根据权利要求1所述的磷石膏常压下循环溶解法制取造纸用石膏晶须的方法，其特征在于，所述步骤1中的溶解液由以下重量份的物质组成：浓度为8%—45%的盐酸30—85份、浓度95%的硫酸铵5—15份、浓度5%的双氧水2—10份，溶解液的浓度为10%—40%，PH值为0.2—6。
3.根据权利要求1所述的磷石膏常压下循环溶解法制取造纸用石膏晶须的方法，其特征在于，所述步骤1中磷石膏为云南部分磷化工企业排放的高硅，含氟的各类磷石膏。
4.根据权利要求1所述的磷石膏常压下循环溶解法制取造纸用石膏晶须的方法，其特征在于，所述步骤2中磷石膏与溶解液的固液比为1:5-1:8，溶解液的加热温度为50-120℃，混溶反应时间为3-30min，混溶后所得混合液PH值为2-8。
5.根据权利要求1所述的磷石膏常压下循环溶解法制取造纸用石膏晶须的方法，其特征在于，所述步骤3中的结晶促进剂为镁盐类溶剂。
6.根据权利要求1所述的磷石膏常压下循环溶解法制取造纸用石膏晶须的方法，其特征在于，所述步骤7中的改性溶剂为强碱溶液，包括Ca(OH)2溶液、Na2SO4溶液和Na2O溶液。
7.根据权利要求1所述的磷石膏常压下循环溶解法制取造纸用石膏晶须的方法，其特征在于，所述步骤6中用来调节混合液PH值的酸为盐酸或硫酸，用来调节混合液PH值的碱为Na2O或NH3-H2O，调节后得到PH值为0.2—6的溶解液。
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