一种利用晶相调控法资源化处理废石膏的方法技术

本发明专利技术属于固废处理技术领域，公开了一种利用晶相调控法资源化处理废石膏的方法。将废石膏与水搅拌混合得到浆料，然后加入酸，充分搅拌混合均匀，所得混合浆料在50～250℃温度下水热反应1～24h，静置冷却至室温，将得到的上清液与沉淀物过滤分离，得到含污染物的滤液和脱毒后的滤渣。本发明专利技术加入酸促进废石膏中二水硫酸钙向无水硫酸钙及半水硫酸钙的转化，利用加热与静置冷却的手段促进硫酸钙的晶体生长，并进一步利用重金属螯合剂使释放出来的重金属或稀土元素稳定在溶液当中，有利于废石膏中污染物的脱附分离。采用本方法污染物的去除率大于95％，实现了废石膏的资源化利用，具有良好的社会经济效益和生态环境效益。

A Method of Utilizing Crystalline Phase Regulation to Reuse Waste Gypsum

【技术实现步骤摘要】
一种利用晶相调控法资源化处理废石膏的方法
本专利技术属于固废处理
，具体涉及一种利用晶相调控法资源化处理废石膏的方法。
技术介绍
工业废石膏来源于烟气脱硫过程(脱硫石膏)、磷酸的生产过程(磷石膏)、利用生石灰处理含硫酸酸性废水的过程、建材废物等等，是来源广泛、产量巨大的工业固体废弃物。目前多数工业废石膏的处理方式是堆储处置，由于工业废石膏中常常含有砷、汞、铬、铅、铀、氟等多种污染物，任由其在自然条件下堆存会对环境造成巨大危害，因此需要发展可行有效的资源化处理废石膏的方法，消除环境危害的同时回收资源。对于废石膏的资源化处理，多集中于利用其制备水泥、砖块或其它建筑材料。中国专利《一种利用工业固废制备的水泥增稠剂》(CN108503264A)中利用废石膏制备水泥增稠剂，但需要大量添加剂；中国专利《一种用废石膏模制备α高强石膏的方法》(CN108423701A)及《一种自固化改性蒸压制取高强α-半水石膏的方法》(CN105236780A)将石膏通过蒸压转变为半水石膏，实现资源化。以上专利可将污染物含量低的废石膏资源化利用，但无法去除其中的重金属等污染物。中国专利《从废硫酸盐中回收稀土金属的方法》(CN105765091B)使用硫酸盐还原菌将废硫酸盐材料还原为金属硫化物沉淀，而后磁选分离；但该方法需要提供额外的碳源，需要一定的培养时间，且由于重金属的毒性，该方法不适用于重金属的分离。
技术实现思路
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种利用晶相调控法资源化处理废石膏的方法。该方法工艺简单、成本低、处理量大、提取彻底、无多余三废产生。采用该方法提取的高浓度、高纯度的重金属废液可以回用到相应工段中或者集中处理；采用该方法产生的二水硫酸钙纯度高，可回用到农田处理或者煅烧后用于制备水泥等建材，实现彻底的变废为宝。本专利技术目的通过以下技术方案实现：一种利用晶相调控法资源化处理废石膏的方法，包括如下步骤：(1)将废石膏与水搅拌混合得到浆料，然后加入酸，充分搅拌混合均匀；(2)将步骤(1)得到的混合浆料在50～250℃温度下水热反应1～24h，然后静置冷却至室温；(3)将步骤(2)得到的上清液与沉淀物过滤分离，得到含污染物的滤液和脱毒后的滤渣。进一步地，步骤(1)中所述的废石膏是指含有重金属、稀土元素、氟、磷中至少一种污染物的废石膏。进一步地，步骤(1)中所述的废石膏先经烘干后研磨或者球磨破碎的方式预处理。进一步地，步骤(1)中废石膏与水混合的比例为1:(0.5～10)kg/L。进一步地，步骤(1)中所述酸为盐酸、硫酸、磷酸、硝酸等常见无机酸中的一种或两种以上的组合；酸用量为搅拌混合均匀后浆料pH＝1～6。进一步地，步骤(1)中所述加入酸后，还加入重金属螯合剂；所述重金属螯合剂优选为EDTA(乙二胺四乙酸二钠)、NTA(氨三乙酸)、DTPA(二乙基三胺五乙酸)中的至少一种；重金属螯合剂的用量为废石膏中重金属离子摩尔当量的1～10倍。进一步地，步骤(2)中所述水热反应在搅拌条件下进行。进一步地，步骤(3)中所得滤液进一步进行沉淀处理，得到相应产品；所得滤渣经洗涤后得到纯净的二水硫酸钙。所得二水硫酸钙可回用到农田处理或者煅烧后用于制备水泥等建材。进一步地，滤渣洗涤所用洗液为纯水或硫酸钠或氯化钠的稀溶液，洗涤后的洗液回用到步骤(1)中。本专利技术的方法具有如下优点及有益效果：(1)本专利技术方法利用了废石膏中低温稳定相二水硫酸钙向高温稳定相无水硫酸钙及半水硫酸钙的转化，促进溶解-沉积过程，使其中掺杂的污染物充分释放出来。(2)本专利技术方法利用二水硫酸钙在酸性条件下的相转变温度下降的原理，加入酸促进上述的相变，有利于污染物的释放。(3)本专利技术方法通过加热的手段促进硫酸钙的晶体生长，在晶粒长大的过程中实现晶体比表面积的下降，即界面活性降低，有利于污染物的脱附分离。(4)本专利技术方法可进一步在溶液当中加入重金属螯合剂，使释放出来的重金属或稀土元素稳定在溶液当中而不会重新与硫酸钙晶体结合。(5)本专利技术可在反应前对废石膏进行破碎预处理，可以提高反应速率。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1取某类废石膏，实验室测得其含水率约30％，主要杂质为铬，含量为6.3克/千克(相对于废石膏干基质量)，将其烘干研磨后，取10公斤与20升水于水热釜内充分混合搅拌。向混合浆料中加入浓盐酸与浓硫酸(质量比1:1)至其pH＝1～2，并将水热釜密封，加热至160℃，保温8小时，静置12小时至室温。打开水热釜，通过过滤的方式将上清液与沉淀物分离，得到约20升高浓度铬液，铬浓度为2.85克/升。滤渣用水洗涤、过滤3次，得到脱毒石膏，其中铬含量为50毫克/千克，铬脱除率约99.2％。实施例2取某类废石膏，实验室测得其含水率约5％，主要杂质为铁、钛，含量分别为38.2克/千克、8.1克/千克(相对于废石膏干基质量)。取5公斤原始废石膏样品，不做预处理，与20升水充分混合搅拌。向混合浆料中加入浓硫酸至其pH≈1，并将水热釜密封，加热至120℃，保温3小时，静置5小时至室温。打开水热釜，通过过滤的方式将上清液与沉淀物分离，得到约20升高浓度含铁(7.9克/升)、钛(1.7克/升)溶液。滤渣用水洗涤、过滤4次，得到脱毒石膏，铁含量为480毫克/千克，脱除率约98.7％，其中钛含量为30毫克/千克，脱除率约99.6％。实施例3取某类废石膏，实验室测得其含水率约35％，主要污染物为铜，含量为22.6克/千克(相对于废石膏干基质量)。将其烘干并且球磨处理后，取2公斤与10升水充分混合搅拌。保持搅拌，向混合浆料中加入硫酸至其pH＝5～6，加入约420克EDTA(与铜的比为2:1)。保持搅拌，将上述混合浆料加热至70℃，保温12小时；停止搅拌，静置2小时至室温，此时固液分层。通过过滤的方式将上清液与沉淀物分离，得到约9.5升高浓度含铜溶液，浓度为4.3克/升。滤渣用稀硫酸钠溶液洗涤、过滤3次，得到脱毒石膏，铜含量为360毫克/千克，脱除率约98.4％。实施例4取某类废石膏，实验室测得其含水率约8％，主要污染物为磷、氟，含量分别为5.1克/千克、5.2克/千克。取5公斤原始废石膏样品，不做预处理，与5升水充分混合搅拌。向混合浆料中加入浓硫酸至其pH≈1，并将水热釜密封，加热至140℃，保温6小时，静置10小时至室温。打开水热釜，通过过滤的方式将上清液与沉淀物分离，得到约5升高浓度含磷(4.05克/升)、氟(3.9克/升)溶液。滤渣用水洗涤、过滤4次，得到脱毒石膏，磷含量为150毫克/千克，脱除率约97.1％，其中氟含量为240毫克/千克，脱除率约95.4％。上述实施例为本专利技术较佳的实施方式，但本专利技术的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本专利技术的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用晶相调控法资源化处理废石膏的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)将废石膏与水搅拌混合得到浆料，然后加入酸，充分搅拌混合均匀；(2)将步骤(1)得到的混合浆料在50～250℃温度下水热反应1～24h，然后静置冷却至室温；(3)将步骤(2)得到的上清液与沉淀物过滤分离，得到含污染物的滤液和脱毒后的滤渣。

【技术特征摘要】
1.一种利用晶相调控法资源化处理废石膏的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)将废石膏与水搅拌混合得到浆料，然后加入酸，充分搅拌混合均匀；(2)将步骤(1)得到的混合浆料在50～250℃温度下水热反应1～24h，然后静置冷却至室温；(3)将步骤(2)得到的上清液与沉淀物过滤分离，得到含污染物的滤液和脱毒后的滤渣。2.根据权利要求1所述的一种利用晶相调控法资源化处理废石膏的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的废石膏是指含有重金属、稀土元素、氟、磷中至少一种污染物的废石膏。3.根据权利要求1所述的一种利用晶相调控法资源化处理废石膏的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的废石膏先经烘干后研磨或者球磨破碎的方式预处理。4.根据权利要求1所述的一种利用晶相调控法资源化处理废石膏的方法，其特征在于：步骤(1)中废石膏与水混合的比例为1:(0.5～10)kg/L。5.根据权利要求1所述的一种利用晶相调控法资源化处理废石膏的方法，其特征在于：步骤(1)中所述酸为盐...

【专利技术属性】
技术研发人员：林璋，郑嘉毅，刘炜珍，彭小倩，刘学明，邓洪，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44