一种以废酸石膏共沸回流脱水法生产α-半水石膏的方法技术

本发明专利技术属于无机功能材料制备的技术领域，具体涉及一种以废酸石膏共沸回流脱水法生产α

【技术实现步骤摘要】
一种以废酸石膏共沸回流脱水法生产
α
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半水石膏的方法


[0001]本专利技术属于无机功能材料制备的
，具体涉及一种以废酸石膏共沸回流脱水法生产α
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半水石膏的方法。

技术介绍

[0002]我国每年废硫酸产生量超过7000万吨。随着工业用量增长，未来我国废硫酸产生量还将进一步增长。废酸不仅污染环境、浪费硫资源，还会造成极大的安全隐患。因此需要合适的方法处理废硫酸。
[0003]中和法是处理较低浓度废硫酸最简单有效的方法之一，投资少，操作简单，但废硫酸与石灰石反应生成的石膏(CaSO4·
2H2O)副产品质量较差，难以满足相关行业的使用要求，并且石膏产物大多为粒度小于10μm的微晶体，导致后续的沉降、过滤和脱水等过程都极为困难，这种微细石膏晶体的回收和堆放都将产生新的环境问题。中和法处理废硫酸的产物杂质较多，生成的石膏价值较小，需要高值化处理。
[0004]石膏胶凝材料应用历史悠久，用途十分广泛，如作为建筑材料、装饰材料和模具材料等，大规模应用的石膏系列胶凝材料主要有两种：建筑石膏和α型高强石膏，两者的主要化学成分都是半水石膏(CaSO4·
1/2H2O)，前者为β
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半水石膏，后者为α
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半水石膏。β
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半水石膏水化凝结的块体其强度低于α
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半水石膏水化凝结的块体，因此后者又称之为高强石膏。α
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高强石膏的制备方法主要有三种：蒸压法、水热法以及混合法。蒸压法是将添加转晶剂的二水硫酸钙(CaSO4·
2H2O)置于蒸压釜内，通入饱和水蒸气，在一定的温度、压力条件下，经过一定时间二水石膏转化成α
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半水石膏，然后经过干燥、磨粉得到α
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高强石膏；水热法是将二水石膏、转晶剂和水混合成为悬浊液置于高压反应釜中，在一定温度、压力条件下，经过一定时间二水石膏转变成α
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半水石膏，然后经过过滤、干燥和磨粉得到α
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高强石膏；混合法是蒸压法、水热法两者的结合。
[0005]制备性能优良的α
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半水石膏是二水石膏资源化利用的重要途径。公开号为CN 102295420 B的中国专利文献中公开了一种以醇水溶液为结晶介质制备α
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半水石膏方法，包括如下步骤：(1)将二水石膏加入到醇的水溶液中，混匀会形成二水石膏悬浊浆液；(2)将二水石膏悬浊浆液加热，进行常压水热相转化反应，得到α
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半水石膏悬浊浆液；(3)将α
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半水石膏悬浊浆液进行固液分离，分离出的固相用热水洗涤并干燥，得到α
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半水石膏产品。但该方法所用的醇的水溶液中，醇含量较高，转化速率慢、转化时间长，且未对产物的晶体形貌进行有效调控。中国专利技术专利(CN 1035385 A)公开了用常压盐溶液法通过二水石膏制得短六方柱状α
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半水石膏。申请号为CN 101113048 A的中国专利公开了常压盐溶液法制备形貌为粒状的α
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半水石膏，其制品的抗折强度为7.7MPa，抗压强度为33MPa。但是，以上这些工艺还存在一些不足，例如，所得到的α
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半水石膏颗粒大小不均匀，其制品强度差异性大；采用氯化盐水溶液为结晶介质，导致产品中混入较高含量的氯根离子，限制了其应用范围；制备工艺时间较长，能耗较高。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种生产成本低，产生废水少，抗压强度高，适用范围广的以废酸石膏共沸回流脱水法生产α
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半水石膏的方法。
[0007]为了实现本专利技术目的，采用的技术方案为：一种以废酸石膏共沸回流脱水法生产α
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半水石膏的方法，废酸石膏是废硫酸处理过程中产生的二水合硫酸钙，该方法包括步骤如下：
[0008](1)浆液配置：将废酸石膏、水、转晶剂依次加入到反应釜，调节浆液pH为3～7，然后加入废酸石膏质量的0.01％～0.05％的表面活性剂，经搅拌充分混合为石膏浆液；废酸石膏与水质量比为1:1～3，转晶剂用量为废酸石膏质量的0.02％～0.7％；
[0009](2)脱水反应：将共沸溶剂、相转移催化剂投入到反应釜中，开启搅拌以及冷凝装置，于90～130℃进行回流脱水转晶，搅拌速率为100～300r/min，转晶时间为1～3h得乳浊液；石膏浆液与共沸溶剂体积比为1:5～8，相转移催化剂用量为废酸石膏质量的0.01％～0.05％；
[0010](3)产品收集：将脱水反应后的乳浊液趁热抽滤，80～95℃下热水洗涤后用乙醇洗涤三次，滤液回收再利用，固相经过烘干后处理得到α
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半水石膏。
[0011]进一步的，步骤(1)中废酸石膏与水质量比为1:1.5～2。
[0012]进一步的，步骤(1)中，所述转晶剂为草酸、乙二胺四乙酸、醋酸钠、硫酸铁、硫酸铝钾、硫酸镁、氯化铁、明胶或麦芽糊精中的一种或数种混合物，转晶剂的用量为废酸石膏质量的0.05％～0.3％。
[0013]进一步的，步骤(1)中，所述调节浆液pH为4～5。
[0014]进一步的，步骤(1)中，所述表面活性剂为硬脂酸、十二烷基苯磺酸钠、月桂醇硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、油酸酰胺甲基羟丙基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基双酯基氯化铵、卵磷脂、谷氨酸钠、胱氨酸、甜菜碱、烷基葡糖苷、硬脂酸、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯中的一种或数种混合物；用量为废酸石膏，优选为0.02％～0.04％。
[0015]进一步的，步骤(2)中，所述共沸溶剂为二甲苯、乙二醇、1,3丙二醇、丙酸、正丁醇、异戊醇中的一种或数种混合物；浆液与共沸溶剂体积比为1:6～7.5。
[0016]进一步的，步骤(2)中，所述相转移催化剂为四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、聚乙二醇、苄基三乙基氯化铵、聚乙二醇二烷基醚、四丁基硫酸氢铵、三辛基氯化铵、十二烷基三氯化铵、十四烷基三氯化铵、吡啶或三丁胺中的一种或数种混合物；相转移催化剂的用量为废酸石膏质量的0.02％～0.03％。
[0017]进一步的，步骤(2)中，所述转晶时间为1.5～2h；转晶温度为为110～120℃；所述搅拌速率为150～250r/min。
[0018]与现有技术相比，本专利技术取得了如下有益效果：本专利技术以废酸石膏是废硫酸处理过程中产生的二水合硫酸钙为原料制备α
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半水石膏，具体方法包括：(1)浆液配置：将废酸石膏、水、转晶剂依次加入到反应釜，调节浆液pH为3～7，然后加入废酸石膏质量的0.01％～0.05％的表面活性剂，经搅拌充分混合为石膏浆液；废酸石膏与水质量比为1:1～3，转晶剂用量为废酸石膏质量的0.02％～0.7％；(2)脱水反应：将共沸溶剂、相转移催化剂投入到反应釜中，开启搅拌以及冷凝装置，于90～130℃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以废酸石膏共沸回流脱水法生产α
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半水石膏的方法，其特征在于：废酸石膏是废硫酸处理过程中产生的二水合硫酸钙，该方法包括步骤如下：(1)浆液配置：将废酸石膏、水、转晶剂依次加入到反应釜，混合搅拌成浆液，调节浆液pH为3～7，然后加入废酸石膏质量的0.01％～0.05％的表面活性剂，经搅拌充分混合为石膏浆液；废酸石膏与水质量比为1:1～3，转晶剂用量为废酸石膏质量的0.02％～0.7％；(2)脱水反应：将共沸溶剂、相转移催化剂投入到反应釜中，开启搅拌以及冷凝装置，于90～130℃进行共沸回流脱水转晶，搅拌速率为100～300r/min，转晶时间为1～3h得乳浊液；石膏浆液与共沸溶剂体积比为1:5～8，相转移催化剂用量为废酸石膏质量的0.01％～0.05％；(3)产品收集：将脱水反应后的乳浊液趁热抽滤，80～95℃热水洗涤后用乙醇洗涤三次，滤液回收再利用，固相经过烘干后处理得到α
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半水石膏。2.根据权利要求1所述的以废酸石膏共沸回流脱水法生产α
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半水石膏的方法，其特征在于：步骤(1)中废酸石膏与水质量比为1:1.5～2。3.根据权利要求1所述的以废酸石膏共沸回流脱水法生产α
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半水石膏的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述转晶剂为草酸、乙二胺四乙酸、醋酸钠、硫酸铁、硫酸铝钾、硫酸镁、氯化铁、明胶或麦芽糊精中的一种或数种混合物，转晶剂的用量为废酸石膏质量的0.05％～0.3％。4.根据权利要求1所述的以废酸石膏共沸回流脱水法生产α
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【专利技术属性】
技术研发人员：朱新园，吴浩，卢潇，顾豪，施琴，刘铭雨，王午阳，张跃，裴孟，陈烯，刘建武，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：