CN105645454A - 一种柱状半水石膏的制备及滤液处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柱状半水石膏的制备及滤液处理方法,它是将磷化工产生的石膏装入陶瓷球磨机中,加入杂质稳定剂,加入水,进行球磨;将球磨后的石膏倒入带冷凝回流装置的烧瓶中,加入杂质难溶剂,形状调节剂,混合均匀后,进行加热反应,反应结束后、冷却、过滤、将固体烘干,得到柱状半水石膏;在滤液中,加入絮凝剂,对滤液中的杂质进行沉淀,过滤后的滤液可循环利用。本专利具有工艺简单,成本低的特点,适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及石膏,特别涉及可以用作建筑、塑料、橡胶、涂料中的半水石膏的制备。
背景技术
石膏是硫酸盐矿物,其化学分子式为CaSO4·2H2O。石膏可以脱水形成硬石膏,在自然界中他们都呈一种亚稳定状态,在一定条件下可互相转化。天然石膏主要价值是它在不同温度条件下加热,其煅烧产物具有不同的特征。如将天然石膏加热到65~70℃时开始脱水,变成半水石膏;加热到200℃以内逐渐脱水,半水石膏部分变为无水石膏,但与水接触很快凝结变为二水石膏;加热到200~300℃,主要成为无水石膏,凝结变慢,但强度增大;加热到300~450℃时的产物为无水石膏,凝结变快,但强度较低;加热到400~700℃之间,化学成分不变,成为一种新变种——“烧死”石膏,其极难溶于水,加水后也不凝结;继续加热到800℃时,无水石膏变得凝结缓慢和硬化;加热到800~1000℃时,生成游离石灰,获得正常的极有价值的普通煅烧石膏;半水石膏主要作石膏的预制品,如石膏板、墙体构件、隔热筒瓦、建筑装饰品等。石膏建筑制品具有防火、隔热、吸音、收缩率小和可钉、可锯、可粘结及体重轻、抗震性能好等特点[石膏的特征及用途[J].山东国土资源,2005,21B:46]。
磷石膏是湿法磷酸生产过程中排放的工业废渣,由于生产流程的不同而会含有二水石膏(CaSO4·2H2O)和半水石膏(CaSO4·0.5H2O)以二水石膏为主要成份。此外还含有少量未分解的磷矿粉、游离磷酸、磷酸铁、磷酸铝和氟硅酸盐等杂质;全世界磷石膏的年排放量接近2亿吨,我国磷石膏的年排放量也超过1000万吨。这不仅占用大量土地,而且严重地污染了环境[席美云.磷石膏的综合利用[J].环境科学与技术,2001,(3):10~13]。
何花在利用磷石膏时,对其进行水洗预处理,以除去渣中的杂质,避免杂质对石膏形貌的影响[何花.磷石膏基醇-水热法制备大长径比改性硫酸钙晶须研究[J].西南科技大学,2014:17]。用水对磷石膏进行处理,产生的废水将污染环境。
孙红娟等人将获得的磷石膏粉与稀酸混合,获得含钙和硫酸根离子及不溶物的酸性混合液,过滤,得到酸性滤液,将获得的酸性滤液晶化结晶,获得硫酸钙晶须[孙红娟,梁亚琴,彭同江,等.一种用磷石膏制备硫酸钙晶须的方法[P],中国,201510007196.1]。该工艺用酸(硝酸或盐酸)对磷石膏中的有用物质进行提取,酸将腐蚀设备,容易挥发,对环境造成污染。
综上所述,利用现有技术所制备的柱状石膏(硫酸钙晶须),将产生环境污染,工艺复杂,不能适应社会的需要。
发明内容
本发明的目的是针对已有技术方案的不足,提供一种低成本、高效率的半水石膏的制备方法,不但使制得的半水石膏为柱状,而且能解决其生产过程中对环境的污染问题。
本发明的技术方案是:一种柱状半水石膏的制备方法,其特征在于,依次包括下述步骤:
A、磷石膏预处理:将磷石膏装入陶瓷球磨机中,加入杂质稳定剂,加入水,进行球磨2h;其中杂质稳定剂为石灰、石灰石、电石渣中的一种,加入量为磷石膏质量的1~10%;水的加入量为磷石膏质量的500-1000%;
B、柱状半水石膏的制备:在步骤A得到的预处理石膏倒入带冷凝回流装置的烧瓶中,加入杂质难溶剂,形状调节剂,混合均匀后,用油浴进行加热反应,反应温度为90-120℃;反应时间为1~3小时;反应结束后、冷却、过滤、将固体烘干,得到柱状半水石膏;其中杂质难容剂为甘油、三羟甲基丙烷、三乙二醇中的一种,加入量为磷石膏质量500~1000%;形状调节剂为溴化十六烷基三甲铵、丁二酸、十二烷基磺酸钠中的一种,加入量为磷石膏质量1~10%;
C、滤液处理:滤液中加入絮凝剂,对滤液中的杂质进行沉淀,过滤后的滤液可循环利用,沉淀物可用于制备磷酸;其中絮凝剂为淀粉、明胶、羟甲基纤维素中的一种,加入量为溶液质量的1%。
本发明用杂质稳定剂与杂质进行反应生成难容的物质(磷酸钙、氟化钙)对杂质进行稳定,避免杂质元素在溶液中溶解,避免杂质对半水石膏形貌的影响;用杂质难容溶剂为溶液,进一步避免杂质溶解,对石膏形貌产生影响;通过加入形貌调控剂,控制石膏的形貌生长,从而实现半水石膏形貌可控,得到柱状的半水石膏。由于在滤液中加入了絮凝剂,能对滤液中的杂质进行快速沉淀,以便于除去,避免杂质在体系中循环影响产品质量。
本方法用磷化工产生的废渣制备半水石膏,对其形貌进行调控,得到柱状半水石膏,该石膏具有强度高的特点,作为塑料、橡胶、涂料的填料,可提高其强度;作为石膏板材,也可得到较高的强度。本方法具有工艺简单,成本低的特点,适合工业化生产。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
表1列出了编号为1~13的13个实施例第一步工艺:根据表1不同的实施例确定石灰、石灰石、电石渣、水的加入量,对磷石膏进行预处理。
表1:磷石膏预处理(单位:g)
B、柱状半水石膏的制备
在步骤A得到的预处理石膏倒入带冷凝回流装置的烧瓶中,加入杂质难溶剂,形状调节剂,混合均匀后,加热反应,反应结束后、冷却、过滤、将固体烘干,得到半水石膏;确定杂质难溶剂、形状调节剂的种类和加入量,确定反应温度和时间。
表2:柱状半水石膏的制备(单位:g)
(3)滤液的处理
在步骤B得到的滤液中,加入絮凝剂,对滤液中的杂质进行沉淀,过滤后的滤液可循环利用,沉淀物可用于制备磷酸;其中絮凝剂为淀粉、明胶、羟甲基纤维素中的一种,加入量为溶液质量的1%。实施例1~4,絮凝剂为淀粉;实施例5~9絮凝剂为明胶;实施例10~13絮凝剂为羟甲基纤维素,均能将杂质进行除去。
本专利实施例1~13均可实施,并能达到发明目的,得到结晶较好的柱状半水石膏。滤液经本发明方法处理后能循环利用。
Claims (2)
1.一种柱状半水石膏的制备及滤液处理方法,其特征在于,依次包括下述步骤:
A、磷石膏预处理:将磷石膏装入陶瓷球磨机中,加入杂质稳定剂,加入水,进行球磨2h;其中杂质稳定剂为石灰、石灰石、电石渣中的一种,加入量为磷石膏质量的1~10%;水的加入量为磷石膏质量的500-1000%;
B、柱状半水石膏的制备:在步骤A得到的预处理石膏倒入带冷凝回流装置的烧瓶中,加入杂质难溶剂,形状调节剂,混合均匀后,用油浴进行加热反应,反应温度为90-120℃;反应时间为1~3小时;反应结束后、冷却、过滤、将固体烘干,得到柱状半水石膏和滤液;
C、滤液处理:滤液中加入絮凝剂,对滤液中的杂质进行沉淀,过滤后的滤液可循环利用,沉淀物可用于制备磷酸;其中絮凝剂为淀粉、明胶、羟甲基纤维素中的一种,加入量为溶液质量的1%。
2.根据权利要求1所述柱状半水石膏的制备及滤液处理方法,其特征在于,所述的杂质难容剂为甘油、三羟甲基丙烷、三乙二醇中的一种,加入量为磷石膏质量500~1000%;所述的形状调节剂为溴化十六烷基三甲铵、丁二酸、十二烷基磺酸钠中的一种,加入量为磷石膏质量1~10%。
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