一种工业副产石膏选择性固固分离制备高纯石膏的方法技术

一种工业副产石膏选择性固固分离制备高纯石膏的方法，属于化工材料制备领域。该方法首先按一定比例配制络合促溶剂，然后将络合促溶剂与工业副产石膏和水加入搅拌釜中搅拌制成初始浆料，其中络合促溶剂在初始浆料中的含量为0.02‑2wt％，固含量2‑40wt％；之后通过筛分去除筛上粗渣，在该浆料中加入0.01‑1wt％的碱金属盐和0.1‑10wt％的两性絮凝剂或阴离子型絮凝剂；最后将浆料加入逆流搅拌分级分离装置，实现石膏组分的选择性快速沉降及与杂质的全面分离，再经干燥制得纯度95‑99％、白度85‑95的高纯石膏产品。本发明专利技术具有过程绿色简便、杂质分离效率高、成本低等优点，适用于磷石膏、脱硫石膏、氟石膏和钛石膏等副产石膏的分离提纯，可望促进我国大宗工业副产石膏的规模化高值利用。

A Method for Preparing High Purity Gypsum by Selective Solid-Solid Separation of Industrial By-product Gypsum

The invention relates to a method for preparing high purity gypsum by selective solid-solid separation of industrial by-product gypsum, which belongs to the field of chemical material preparation. Firstly, the complexing accelerating solvent is prepared in a certain proportion, and then the complexing accelerating solvent is mixed with gypsum and water, which is a by-product of industry, into the stirring tank to prepare the initial slurry. The content of the complexing accelerating solvent in the initial slurry is 0.02 2wt%, and the solid content is 2 40wt%. Then, the crude residue on the screen is removed by sieving, and the alkali metal salt of 0.01 1; wt% and 0.1 wt% are added into the slurry. Amphoteric flocculant or anionic flocculant; finally, the slurry is added to the counter-current stirring separation device to realize the selective rapid settling of gypsum components and the comprehensive separation of impurities, and then the high-purity gypsum products with purity of 95 99% and whiteness of 85 95 are prepared by drying. The invention has the advantages of simple and green process, high separation efficiency of impurities, low cost, etc. It is suitable for the separation and purification of by-product gypsum such as phosphogypsum, desulfurization gypsum, fluorogypsum and titanium gypsum, and is expected to promote the large-scale and high value utilization of by-product gypsum in China.

【技术实现步骤摘要】
一种工业副产石膏选择性固固分离制备高纯石膏的方法
本专利技术涉及一种工业副产石膏选择性固固分离制备高纯石膏的方法，属于化工材料制备领域。
技术介绍
目前我国工业副产石膏年产生量约2亿吨，且呈逐年增加态势，实际综合利用率30-40％，加上常年堆存，各类副产石膏总计积存量已超过10亿吨。工业副产石膏大量堆存，既占用土地，又浪费资源，含有的有害物质易对周边环境造成污染，已经成为制约我国燃煤机组烟气脱硫和磷肥等企业可持续发展的重要因素(臧文超等，坚持绿色发展,推进工业固体废物管理与利用处置，环境保护，2018，46，12-16)。若将工业副产石膏转变成高纯石膏，则可望替代天然石膏作为工业建材的原料，相关产业拥有数千亿元的市场空间，增长潜力大(杨冬蕾，我国磷石膏和钛石膏资源化利用进展及展望，硫酸工业，2018，10，5-10)。但工业副产石膏成分复杂，共存杂质多，易形成环境污染且制品存在白度低、强度低、易开裂等问题(汪潇等，杂质对脱硫石膏性能的影响，化工矿物与加工，2018,7，23-27)。此外，技术粗放、产品利润不足以抵消运输成本，是导致工业副产石膏资源化利用难度大、附加值低、大量堆积的重要原因，亟待研发低成本、高效除杂技术，促进石膏的大规模清洁高值利用。目前针对工业副产石膏直接除杂方面的报道多以国内为主，大多侧重于可溶性杂质的脱除。例如，胡成军及金钢等采用常温多次水洗方式除去可溶性杂质，提高石膏纯度(胡成军，磷石膏水洗净化试验及工艺，磷肥与复肥，2007,22(5)，66-67；金钢等，一种磷石膏除杂处理方法，CN106006698A)，该法缺点是无法脱除不溶性杂质，且产生大量需要二次处理的废水。赵红涛等采用水洗、硫酸酸洗耦合磷酸三丁脂溶剂萃取的方法除去磷石膏中可溶性杂质以及石英、硫化亚铁、无机炭黑、氟硅酸钾和氟化铝等不可溶杂质，得到纯度大于99％、白度大于92的高纯无水硫酸钙(赵红涛等,磷石膏中杂质深度脱除技术,化工进展,2017,36(4),1240-1246)，该法缺点是硫酸及磷酸三丁脂耗量较大。黄朝德等将磷石膏与NaOH反应得到含杂氢氧化钙和硫酸钠，用盐酸将含杂氢氧化钙转化为氯化钙并除去酸不溶杂质，氯化钙再与硫酸反应得到纯度大于99％的高纯硫酸钙(黄朝德等，磷石膏制备高纯硫酸钙的循环工艺，化学与生物工程，2017，34(3)，53-56)，该法缺点是工序繁复，实际操作困难。张锋意等报道一种利用高低温时α-半水石膏和二水石膏可逆相转化原理，再经水洗去除石膏中微小杂质颗粒及有害可溶盐，由脱硫石膏制备高纯石膏的方法(张锋意等，一种电厂脱硫石膏除杂的方法，CN104496237A)，该法缺点是能耗高，操作复杂。王胜采用脱硫石膏与氧化钙混合均匀，过滤、烘干后进行研磨，再添加到硫酸溶液中，在超声条件下反应后过滤、烘干后得到除杂后的脱硫石膏(王胜，一种燃煤电厂脱硫石膏的除杂方法，CN106044827A)，该法缺点是硫酸耗量较大。纵观前人工作，工业副产石膏除杂均直接针对杂质开展工作，通过酸溶水洗除可溶杂质、通过多步相转化除不可溶杂质，由于工业副产石膏杂质繁多且性质各异，导致前人工作存在除杂不完全、过程繁复、费用高等缺点，使应用受限。至今尚无工业副产石膏低成本、高效全面除杂方面的工作报道，阻碍了副产石膏资源的大规模清洁高值利用。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种工业副产石膏选择性固固分离制备高纯石膏的方法，具有过程绿色简便、杂质分离效率高、成本低等优点，适用于磷肥厂、燃煤电厂、钢铁厂等行业的磷石膏、脱硫石膏、氟石膏和钛石膏等副产石膏的分离提纯。为实现上述专利技术目标，本专利技术采用的技术方案如下：一种工业副产石膏选择性分离制备高纯石膏的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：1)将10-75wt％酸性物质、5-10wt％表面活性剂和20-80wt％络合剂均匀混合，制成络合促溶剂；2)将络合促溶剂、工业副产石膏和水加入搅拌釜中搅拌制成初始浆料，其中络合促溶剂在初始浆料中的含量为0.02-2wt％，固含量2-40wt％；3)将初始浆料经50-500目筛分去除筛上粗渣后，加入0.01-1wt％的碱金属盐和0.1-10wt％的两性絮凝剂或阴离子型絮凝剂，然后将其加入到逆流搅拌分级分离装置中，控制搅拌速度和自下而上的浆料流速，实现石膏组分的选择性快速沉降及与杂质的全面分离，再将分离后的石膏烘干，得到纯度95-99％、白度85-95的高纯石膏。优选地，步骤2)中所述的初始浆料的温度控制为20-80℃，pH控制为2-7。优选地，在步骤3)中的逆流搅拌分级分离装置中，控制搅拌速度为50-500转/分、自下而上的浆料流速为0.5-5米/秒。上述技术方案中，所述工业副产石膏为磷石膏、脱硫石膏、氟石膏、钛石膏、废陶模石膏、芒硝石膏、柠檬酸石膏和盐石膏中的任一种。所述酸性物质为硝酸、盐酸、硫酸、磷酸、乙酸和柠檬酸中的任一种或几种的混合物。所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、硬脂酸、油酸、十六烷基溴化铵和十八胺中的任一种或几种混合物。本专利技术所述络合剂为三乙醇胺、氨三乙酸钠、乙二胺四乙酸、二乙烯三胺五羧酸、乙二胺四甲叉磷酸钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸盐和胺三甲叉磷酸盐中的任一种或几种混合物。所述碱金属盐为氯化钠、氯化钾、氯化锂、硫酸钠、硫酸钾、硫酸锂、磷酸钠、磷酸钾和磷酸锂中的任一种或几种混合物。本专利技术所述两性絮凝剂为分子量1万-20万的明胶、分子量1万-20万的蛋白素、分子量800万-1000万的两性聚丙烯酰胺中的任一种或几种混合物；所述阴离子型絮凝剂为分子量25万-800万的聚丙烯酸、分子量100万-1000万的聚丙烯酸钠、分子量250万-300万的聚丙烯酸钙和分子量200万-2000万的阴离子型聚丙烯酰胺中的任一种或几种混合物。本专利技术的步骤3)中的搅拌方式为锚式、桨式、涡轮式、推进式或框式中的任一种。本专利技术提出一种工业副产石膏选择性固固分离制备高纯石膏的方法，该专利技术具有以下特点及突出性技术效果：①通过加入微量络合促溶剂和碱金属盐实现石膏颗粒的高效解离和重结晶表面改性，强化絮凝剂在石膏颗粒表面的选择性吸附，提高石膏絮凝沉降速度；②采用连续化逆流搅拌分级分离装置调控物料流速和沉降速度，实现石膏组分与其他杂质的全面分离；③全流程接近常温常压进行，分离条件温和，过程简单，能耗低，成本低。总之，本专利技术工艺绿色简便、产品附加值高，可完全满足市场上高纯石膏粉、α高强石膏粉、模具石膏、硫酸钙晶须等原料加工要求，可望促进我国大宗工业副产石膏的大规模高值利用。类似工作国内外未见报道。具体实施方式本专利技术提供的一种工业副产石膏选择性固固分离制备高纯石膏的方法，其具体包括如下步骤：1)将10-75wt％酸性物质、5-10wt％表面活性剂和20-80wt％络合剂均匀混合，制成络合促溶剂；所述酸性物质为硝酸、盐酸、硫酸、磷酸、乙酸、柠檬酸中的任一种或几种混合物。所述表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、硬脂酸、油酸、十六烷基溴化铵、十八胺中的任一种或几种混合物。所述络合剂为三乙醇胺、氨三乙酸钠、乙二胺四乙酸、二乙烯三胺五羧酸、乙二胺四甲叉磷酸钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸盐、胺三甲叉磷酸盐中的任一种或几种混合物。2)将络合促溶剂、工业副产石膏和水加入搅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工业副产石膏选择性分离制备高纯石膏的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：1)将10‑75wt％酸性物质、5‑10wt％表面活性剂和20‑80wt％络合剂均匀混合，制成络合促溶剂；2)将络合促溶剂、工业副产石膏和水加入搅拌釜中搅拌制成初始浆料，其中络合促溶剂在初始浆料中的含量为0.02‑2wt％，固含量2‑40wt％；3)将初始浆料经50‑500目筛分去除筛上粗渣后，加入0.01‑1wt％的碱金属盐和0.1‑10wt％的两性絮凝剂或阴离子型絮凝剂，然后将其加入到逆流搅拌分级分离装置中，控制搅拌速度和自下而上的浆料流速，实现石膏组分的选择性快速沉降及与杂质的全面分离，再将分离后的石膏烘干，得到纯度95‑99％、白度85‑95的高纯石膏。

【技术特征摘要】
1.一种工业副产石膏选择性分离制备高纯石膏的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：1)将10-75wt％酸性物质、5-10wt％表面活性剂和20-80wt％络合剂均匀混合，制成络合促溶剂；2)将络合促溶剂、工业副产石膏和水加入搅拌釜中搅拌制成初始浆料，其中络合促溶剂在初始浆料中的含量为0.02-2wt％，固含量2-40wt％；3)将初始浆料经50-500目筛分去除筛上粗渣后，加入0.01-1wt％的碱金属盐和0.1-10wt％的两性絮凝剂或阴离子型絮凝剂，然后将其加入到逆流搅拌分级分离装置中，控制搅拌速度和自下而上的浆料流速，实现石膏组分的选择性快速沉降及与杂质的全面分离，再将分离后的石膏烘干，得到纯度95-99％、白度85-95的高纯石膏。2.如权利要求1所述的一种工业副产石膏选择性固固分离制备高纯石膏的方法，其特征在于，步骤2)中所述的初始浆料的温度控制为20-80℃，pH控制为2-7。3.如权利要求1所述的一种工业副产石膏选择性固固分离制备高纯石膏的方法，其特征在于，在步骤3)中的逆流搅拌分级分离装置中，控制搅拌速度为50-500转/分、自下而上的浆料流速为0.5-5米/秒。4.如权利要求1-3任一权利要求所述的一种工业副产石膏选择性固固分离制备高纯石膏的方法，其特征在于，所述工业副产石膏为磷石膏、脱硫石膏、氟石膏、钛石膏、废陶模石膏、芒硝石膏、柠檬酸石膏和盐石膏中的任一种。5.如权利要求1-3任一权利要求所述的一种工业副产石膏选择性固固分离制备高纯石膏的方法，其特征在于，所述酸性物质为硝酸、盐...

【专利技术属性】
技术研发人员：向兰，张英才，张清杰，吴宝建，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11