一种钙芒硝石膏的深度提纯方法技术

本发明专利技术公开了一种钙芒硝石膏的深度提纯方法，具体包括以下步骤：(1)将钙芒硝石膏与酸溶液混合，在一定温度下酸洗一定时间；(2)将酸洗后的钙芒硝石膏在一定温度下进行水化反应，得到提纯石膏。采用本发明专利技术所述的深度提纯方法，经提纯后的钙芒硝石膏纯度可达97％以上，白度明显提高，可以作为生产高强石膏、α

【技术实现步骤摘要】
一种钙芒硝石膏的深度提纯方法


[0001]本专利技术属于无机化工领域，具体涉及一种钙芒硝石膏的深度提纯方法、由此制备得到的提纯钙芒硝石膏及其应用。

技术介绍

[0002]元明粉是一种重要的基础化工原料，在化工生产的各个领域均有广泛应用。钙芒硝矿是一种以Na2SO4·
CaSO4复盐为主要成分的沉积岩类矿床，工业上采用溶浸的方式浸出其中的Na2SO4制备元明粉，剩余的硫酸钙和其他成分被丢弃，形成了以二水硫酸钙(DH)为主要成分的钙芒硝石膏。
[0003]钙芒硝石膏作为一种工业副产石膏，与磷石膏和脱硫石膏相比，二水硫酸钙占比更低，杂质含量更高，工业上主要用作采溶区的充填料或经简单提纯后作为水泥缓凝剂，资源利用率较低。由此，亟需寻找一种适宜的提纯工艺以提高钙芒硝石膏的经济附加值。
[0004]目前，石膏的提纯工艺可以分为物理法和化学法两大类。物理提纯方法可以去除石膏表面的杂质，但无法去除与石膏晶体尺寸相当的杂质和包藏在晶体内部的杂质，提纯增白效果有限。化学法可以破坏石膏自身晶体结构，释放出内部杂质，对石膏的提纯效果更好，但工艺更加复杂，反应条件更加苛刻。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种酸洗
‑
水化二段工艺用于深度提纯钙芒硝石膏，原理在于采用硫酸酸洗去除钙芒硝石膏中的酸溶性杂质，并将二水硫酸钙脱水转化为无水硫酸钙；然后将无水硫酸钙在适宜条件下水化，得到大尺寸的二水硫酸钙晶体。
[0006]本专利技术为达到其目的，采用的技术方案如下：
[0007]本专利技术第一方面在于提供一种钙芒硝石膏的深度提纯方法，所述提纯方法包括以下步骤：
[0008]a)将钙芒硝石膏与酸溶液混合，在一定温度下酸洗一定时间；
[0009]b)将酸洗后的钙芒硝石膏在一定温度下进行水化反应，得到提纯钙芒硝石膏。
[0010]本专利技术所述的钙芒硝石膏的深度提纯方法，优选的，钙芒硝石膏原料为生产元明粉的副产尾矿；所述酸洗采用无机酸，所述水化反应在酸性条件下进行。
[0011]本专利技术所述的钙芒硝石膏的深度提纯方法，优选的，所述无机酸优选为硫酸，无机酸溶液浓度为1wt％
‑
40wt％。
[0012]本专利技术所述的钙芒硝石膏的深度提纯方法，优选的，所述酸洗温度为60
‑
90℃，酸洗时间为0.5
‑
6h。
[0013]本专利技术所述的钙芒硝石膏的深度提纯方法，优选的，所述水化反应优选加入硫酸溶液以使其在酸性条件下进行，硫酸溶液浓度为1wt％
‑
10wt％；
[0014]本专利技术所述的钙芒硝石膏的深度提纯方法，优选的，所述水化反应的液固比为4:
1
‑
10:1，反应温度为5
‑
50℃，反应时间为2
‑
72h。
[0015]本专利技术所述的钙芒硝石膏的深度提纯方法，优选的，水化反应还可加入硫酸盐作为促进剂，硫酸盐选自硫酸钠、硫酸钾和硫酸铵中的一种或几种，优选为硫酸钾；所述水化反应优选加入二水硫酸钙作为晶种。
[0016]本专利技术第二方面在于提供一种采用上述深度提纯方法制备得到的提纯钙芒硝石膏。
[0017]本专利技术第三方面在于提供一种深度提纯钙芒硝石膏的应用，将所述提纯钙芒硝石膏用于生产高强石膏、α
‑
半水石膏晶须或无水硫酸钙晶须。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0019]1)本专利技术针对钙芒硝石膏有效成分少、杂质多、白度低、难处理等特点，通过酸洗使二水硫酸钙脱水转变为无水硫酸钙，破坏了钙芒硝石膏的颗粒结构，使其释放出内部包藏的杂质，并与其中的酸溶性杂质发生反应。
[0020]2)本专利技术利用无水硫酸钙的水化反应过程，获得晶体结构完整，尺寸较大的二水硫酸钙晶体，达到与酸不溶性杂质分离的目的，进一步提纯了石膏。
[0021]3)采用本专利技术探究并选取的提纯最优工艺条件，经过提纯后的石膏杂质含量少，纯度可达97％以上，白度明显提高，可作为生产高强石膏、α
‑
半水石膏晶须和无水硫酸钙晶须等高附加值石膏产品的优质原料。
[0022]4)本专利技术工艺中的母液可循环利用，且整个工艺中没有引入氯离子，减少了对设备的腐蚀，降低了生产成本；经过对工艺条件的优化调整，本专利技术工艺反应条件温和，料浆比高，处理量大，更具工业应用前景。
附图说明
[0023]图1为不同浓度硫酸酸洗后石膏主要成分变化(a)和杂质含量变化(b)的趋势图；
[0024]图2为钙芒硝石膏原料及酸洗后石膏的XRD谱图；
[0025]图3为钙芒硝石膏原料(a
×
500，A
×
5000)和30wt％硫酸酸洗石膏(b
×
500，B
×
5000)的SEM表征图；
[0026]图4为二水硫酸钙脱水速率随硫酸浓度变化的曲线图；
[0027]图5为二水硫酸钙脱水速率随温度变化的曲线图；
[0028]图6为不同硫酸浓度下固相结晶水含量随反应时间变化的曲线图；
[0029]图7为不同液固比条件下固相结晶水含量随反应时间变化的曲线图；
[0030]图8为提纯石膏的XRD表征图；
[0031]图9为酸不溶性杂质的XRD的表征图；
[0032]图10为提纯石膏(c
×
100，C
×
1000)及酸不溶性杂质(d
×
100，D
×
1000)SEM表征图；
[0033]图11为钙芒硝石膏原料(a)及提纯石膏(b)实拍对比图。
具体实施方式
[0034]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本专利技术所保护的范围。
[0035]下面结合实施例和附图，对本专利技术进行具体描述。
[0036]原料来源及组成：
[0037]1)钙芒硝石膏，源自四川某公司以钙芒硝矿为原料用溶浸法生产元明粉的尾矿，石膏的组成见表1中的MG1。
[0038]2)二水硫酸钙、浓硫酸、无水硫酸钾，均为AR。
[0039]3)去离子水(二级水)，自制。
[0040]实验设备：DHG
‑
9146A电热恒温鼓风干燥箱、DF
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101S恒温水浴锅、BSA224S电子天平、G4玻璃砂芯坩埚、SHZ
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95B循环水式多用真空泵、YS6314电动搅拌器。
[0041]实验分析及表征方法：采用X射线荧光光谱仪(XRF)(日本岛津XRF
‑
1800)分析样品的化学组成，以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙芒硝石膏的深度提纯方法，其特征在于，所述提纯方法包括以下步骤：(1)将钙芒硝石膏与酸溶液混合，在一定温度下酸洗一定时间；(2)将酸洗后的钙芒硝石膏在一定温度下进行水化反应，得到提纯钙芒硝石膏。2.根据权利要求1所述的钙芒硝石膏的深度提纯方法，其特征在于，所述钙芒硝石膏为生产元明粉的副产尾矿；所述酸洗采用无机酸，所述水化反应在酸性条件下进行。3.根据权利要求2所述的钙芒硝石膏的深度提纯方法，其特征在于，所述无机酸优选为硫酸，无机酸溶液浓度为1wt％
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40wt％。4.根据权利要求1所述的钙芒硝石膏的深度提纯方法，其特征在于，所述酸洗温度为60
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90℃，酸洗时间为0.5
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6h。5.根据权利要求1所述的钙芒硝石膏的深度提纯方法，其特征在于，所述水化反应优选加入硫酸溶液以使其在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军，尹会斌，金央，陈明，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：