CN105755543B - 利用包头矿转型硫酸镁废水生产硫酸钙晶须的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用包头矿转型硫酸镁废水生产硫酸钙晶须的方法，属于湿法冶金领域。本发明向反应器中加入转型硫酸镁废水并将加热至40 ℃，再向反应器中加CaCl2溶液，陈化反应2 h，得到沉淀过滤得滤液和滤渣，滤液中含CaCl2和MgCl2混合溶液，向CaCl2和MgCl2混合溶液中加生石灰，反应3 h，得钙镁渣和氯化钙溶液，该氯化钙溶液可循环利用；白色沉淀过滤滤渣为硫酸钙晶体，硫酸钙晶体洗涤、过滤干燥，得到MgO质量分数为0.01~0.2%、形貌呈针状硫酸钙晶须，洗涤水回用于焙烧矿水浸工序。本发明以转型硫酸镁废水为原料，以较低成本生产低氧化镁含量硫酸钙晶须，提高资源利用率的同时，解决固废排放及废水回收利用问题。

Description

利用包头矿转型硫酸镁废水生产硫酸钙晶须的方法
技术领域
本发明涉及一种硫酸钙晶须的生产方法，特别是利用包头转型矿硫酸镁废水生产硫酸钙晶须的方法，属于湿法冶金领域。
背景技术
硫酸钙晶须由于其具有许多优良的物理化学性质，在很多工业中具有重要用途，例如硫酸钙晶须具有抗磨耗、耐高温、电绝缘性好、易加工、性价比高等优点，将其应用在隔热耐火材料中，不仅能够增强、增韧，而且还能起到增稠、耐热、耐磨、耐油等作用。硫酸钙晶须还可以用于道路沥青中，研究表明，在沥青中掺杂5-9 %的硫酸钙晶须晶须，可显著提高沥青的耐高温性能，改善沥青的感温性。硫酸钙晶须还可用于造纸行业中，将硫酸钙晶须作为纸浆填料，可替代部分植物纤维，减少植物使用，同时增加纸张强度。硫酸钙晶须也可用于涂料中，在乳胶漆中加入少量硫酸钙晶须，可有效增加漆膜的附着力、弹性、消光性和抗洗刷性，还可降低生产成本。此外，硫酸钙晶须在橡胶、医疗、食品、水泥等行业中也具有广泛应用。
硫酸钙来源非常丰富，是很多化工行业中的副产物，由于生产过程中携带的杂质多，致使纯度降低，很难再次利用，多数以固废形式外排，资源利用率低且对环境造成不利影响。例如，包头矿稀土冶炼过程中采用浓硫酸强化焙烧使精矿中的稀土以硫酸盐形式存在于焙烧矿中，焙烧矿经水浸得到硫酸稀土溶液，该溶液经镁皂P507转型，得到氯化稀土和转型硫酸镁废水，转型硫酸镁废水经氧化钙一步沉淀后，得到氢氧化镁和硫酸钙的混合渣，该渣中硫酸钙和氢氧化镁含量几乎相同，无法回收利用，企业将其作为固废直接外排，每年仅固废排放就投入大量的人财物力，企业负担较重，且对环境带来较大压力。常规制备硫酸钙晶须的方法有微乳液法、微波法及溶剂热法，这些方法可以制备出微观尺寸在纳米范围的硫酸钙晶须，制备成本很高，但在隔热材料、道路沥青、造纸、水泥等行业不可能使用成本如此高的硫酸钙晶须。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用包头矿转型硫酸镁废水生产硫酸钙晶须的方法，该方法以包头稀土矿冶炼过程中产生的转型硫酸镁废水为原料，以较低成本生产低氧化镁含量硫酸钙晶须，在提高资源利用率的同时，解决固废排放及废水回收利用问题。
技术解决方案：
利用包头矿转型硫酸镁废水生产硫酸钙晶须的方法，向反应器中加入转型硫酸镁废水并将其加热至40 ℃，再向反应器中加入pH值为8~10.5、浓度为0.1~0.5 mol/L的CaCl2溶液，陈化反应2 h，得到易过滤的白色沉淀，将沉淀过滤得滤渣和滤液，滤液为含有CaCl2和MgCl2的混合溶液，向CaCl2和MgCl2的混合溶液中加入生石灰反应3 h，生石灰加入量与转型硫酸镁废水中MgO摩尔比为1:0.8~1.1，得到钙镁渣和氯化钙溶液，该氯化钙溶液可循环利用；白色沉淀过滤后得到的滤渣为硫酸钙晶体，将硫酸钙晶体用水洗涤、过滤、干燥，得到MgO质量分数为0.01~0.2 %、形貌呈针状的硫酸钙晶须产品。
本发明中硫酸钙晶体的洗涤水可用于焙烧矿水浸工序。
所述转型硫酸镁废水，MgO浓度为0.84 mol/L，CaO浓度为0.02 mol/L，SO4 2-浓度为0.53 mol/L，Cl-浓度为0.54 mol/L。
所述转型硫酸镁废水中SO4 2-与加入的CaCl2溶液中Ca2+摩尔比为1:1.2~2.5。
发明效果
(1)本发明采利用包头矿转型硫酸镁废水为原料，用氯化钙溶液为沉淀剂，可以得到较纯净的硫酸钙晶须产品；
(2)本发明得到的钙镁渣可用于酸性废水中和工序，资源利用率高；
(3)本发明得到的氯化钙溶液可循环利用，有效解决企业废水排放问题。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
图2为本发明生产的硫酸钙晶须SEM图。
具体实施方式
实施例1
向反应器中加入500 ml MgO浓度为0.84 mol/L，CaO浓度为0.02 mol/L，SO4 2-浓度为0.53 mol/L，Cl-浓度为0.54 mol/L转型硫酸镁废水并将其加热至40 ℃，再向反应器中加入2240 ml 浓度为0.1786 mol/L、pH值为8的CaCl2溶液，CaCl2溶液加入完毕后，陈化反应2 h，得到易过滤的白色沉淀，将沉淀过滤，滤渣为硫酸钙晶体，将硫酸钙晶体用水洗涤、过滤干燥，得到MgO质量分数为0.02%、形貌呈针状的硫酸钙晶须产品；得到的滤液为含有CaCl2和MgCl2的混合溶液，向CaCl2和MgCl2的混合溶液中加入23.5 g生石灰，反应3 h，得到钙镁渣和氯化钙溶液，该氯化钙溶液可循环利用。
实施例2
向反应器中加入300 ml MgO浓度为0.84 mol/L，CaO浓度为0.02 mol/L，SO4 2-浓度为0.53 mol/L，Cl-浓度为0.54 mol/L转型硫酸镁废水并将其加热至40 ℃，再向反应器中加入940 ml 浓度为0.4 mol/L、pH值为8的CaCl2溶液，CaCl2溶液加入完毕后，陈化反应2 h，得到易过滤的白色沉淀，将沉淀过滤，滤渣为硫酸钙晶体，将硫酸钙晶体用水洗涤、过滤干燥，得到MgO质量分数为0.04%、形貌呈针状的硫酸钙晶须产品；得到的滤液为含有CaCl2和MgCl2的混合溶液，向CaCl2和MgCl2的混合溶液中加入13.2 g生石灰，反应3 h，得到钙镁渣和氯化钙溶液，该氯化钙溶液可循环利用。
实施例3
向反应器中加入300 ml MgO浓度为0.84 mol/L，CaO浓度为0.02 mol/L，SO4 2-浓度为0.53 mol/L，Cl-浓度为0.54 mol/L转型硫酸镁废水并将其加热至40 ℃，再向反应器中加入1880 ml 浓度为0.2 mol/L、pH值为11.5的CaCl2溶液，CaCl2溶液加入完毕后，陈化反应2 h，得到易过滤的白色沉淀，将沉淀过滤，滤渣为硫酸钙晶体，将硫酸钙晶体用水洗涤、过滤干燥，得到MgO质量分数为0.12%、形貌呈针状的硫酸钙晶须产品；得到的滤液为含有CaCl2和MgCl2的混合溶液，向CaCl2和MgCl2的混合溶液中加入15.2 g生石灰，反应3 h，得到钙镁渣和氯化钙溶液，该氯化钙溶液可循环利用。

Claims (3)

1.利用包头矿转型硫酸镁废水生产硫酸钙晶须的方法，其特征在于，向反应器中加入转型硫酸镁废水并将其加热至40 ℃，再向反应器中加入pH值为8~10.5、浓度为0.1~0.5mol/L的CaCl2溶液，陈化反应2 h，得到易过滤的白色沉淀，将沉淀过滤得滤渣和滤液，滤液为含有CaCl2和MgCl2的混合溶液，向CaCl2和MgCl2的混合溶液中加入生石灰反应3 h，生石灰加入量与转型硫酸镁废水中MgO摩尔比为1:0.8~1.1，得到钙镁渣和氯化钙溶液，该氯化钙溶液可循环利用；白色沉淀过滤后得到的滤渣为硫酸钙晶体，将硫酸钙晶体用水洗涤、过滤、干燥，得到MgO质量分数为0.01~0.2 %、形貌呈针状的硫酸钙晶须产品；
所述转型硫酸镁废水，MgO浓度为0.84 mol/L，CaO浓度为0.02 mol/L，SO4 2-浓度为0.53mol/L，Cl-浓度为0.54 mol/L。
2.根据权利要求1所述的利用包头矿转型硫酸镁废水生产硫酸钙晶须的方法，其特征在于，洗涤硫酸钙晶体的洗涤水，可用于焙烧矿水浸工序；
3.根据权利要求1所述的利用包头矿转型硫酸镁废水生产硫酸钙晶须的方法，其特征在于，转型硫酸镁废水中SO4 2-与加入的CaCl2溶液中Ca2+摩尔比为1:1.2~2.5。
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