一种增大钛白石膏颗粒结晶生长的方法技术

本发明专利技术涉及一种增大钛白石膏颗粒结晶生长的方法，它是在钛白废酸中，控制反应温度为30-80℃，向其中加入钛白石膏晶种，搅拌混合均匀，然后边搅拌边加入电石灰，搅拌反应30-120min；或为在钛白废酸中，控制反应温度为30-50℃，加入CaCl2溶液，得到与反应温度相应的CaSO4过饱和溶液后，再向其中加入钛白石膏晶种，搅拌反应30-120min；其中：所述的钛白石膏晶种为电石灰中和晶种或CaCl2反应所得晶种。采用本方法制备的钛白石膏产品较原中和法所得的钛白石膏粒径相比，粒径增长显著(最高可达到20μm左右)，且颗粒分布均匀、含水量低，脱水性好；工艺流程简单，成本低，具有良好的经济可行性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无机化工领域，特别涉及。
技术介绍
在钛白粉生产过程中会产生大量的H2SO4溶度在5%以下的酸性废水，对此，通常可采用碱石灰中和生成钛白石膏。但采用传统方法中和处理钛白粉生产中的酸性废水而产生的钛白石膏粒度细、比表面积大，含水量大(游离水约为50%)、烘干耗能高。并因钛白石膏粒度细，其作为建筑材料强度比较低，且由此制备的钛白石膏在后期进行脱水也很难满足要求。而其作为废渣堆存，也不仅会浪费硫酸钙资源，还会对环境造成污染。因此研究，会对钛白石膏的推广应用带来重要的影响。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足而提供。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为:，其特征在于:它是在钛白废酸中，控制反应温度为30-80°C，向其中加入钛白石膏晶种，搅拌混合均匀，然后边搅拌边加入电石灰，搅拌反应 30-120min ；或为在钛白废酸中，控制反应温度为30_50°C，加入CaCl2溶液，得到与反应温度相应的CaSO4过饱和溶液后，再向其中加入钛白石膏晶种，搅拌反应30-120min ；其中:所述的钦白石骨晶种为电石灰中和晶种或CaCl2反应所得晶种；所述的电石灰中和晶种是在钛白废酸中，通过控制反应温度为30_80°C，向其中边搅拌边加入电石灰，搅拌反应30-120min，反应完成后再经固液分离，将下层沉淀物干燥得到的电石灰中和一次晶种；或在钛白废酸溶液中，控制反应温度为30-80°C，向其中加入前述电石灰中和一次晶种，搅拌混合均匀，然后边搅拌边加入电石灰，搅拌反应30-120min，反应完成后再经固液分离，将下层沉淀物干燥得到的电石灰中和二次晶种；或为在钛白废酸溶液中，控制反应温度为30-80°C，向其中加入前述电石灰中和二次晶种，搅拌混合均匀，然后边搅拌边加入电石灰，搅拌反应30-120min，反应完成后再经固液分离，将下层沉淀物干燥得到的电石灰中和二次晶种；所述的CaCl2反应所得晶种是在钛白废酸中，通过控制反应温度为30_80°C，加入CaCl2溶液，搅拌反应30-120min得到的。按上述方案，所述钛白石膏颗粒结晶生长过程中，使用电石灰作反应物时，其是在钛白废酸升温至目标反应温度并恒定后再加入钛白石膏晶种，然后加入电石灰进行保温搅拌反应；所述反应温度优选为60-80°C，反应时间优选为60-90min ;其中:每150mL钛白废酸所需电石灰量优选为12 g_18g ；使用CaCl2溶液作反应物时，其是在钛白废酸升温至目标反应温度并恒定后再加A CaCl2溶液，先得到与该温度相应的CaSO4过饱和溶液，然后向其中加入钛白石膏晶种，进行保温搅拌反应，所述的反应时间优选为60-90min，其中:所述CaCl2溶液的浓度优选为0.06-0.08mol/L, CaCl2溶液的用量根据不同的反应温度而相应进行选取，以获得CaSO4过饱和溶液为准，如反应温度为30°C时，其所需的CaCl2溶液的用量与钛白废酸等体积即可。按上述方案，所述的钦白石骨晶种为电石灰中和二次晶种或CaCl2反应所得晶种。按上述方案，所述钛白石膏晶种为电石灰中和晶种时，其Dv50粒径为3.45-9.24 ii m，每升钛白废酸所需的加入量为0.667-4.667g，最佳添加量在2.000g-3.333g ;所述的钛白石膏晶种为CaCl2反应所得晶种时，其Dv50粒径在14.12-18.22 iim,每升钛白废酸所需的加入量为所需的加入量为5g_50g,最佳添加量在20g_30g。按上述方案，所述的电石灰中和晶种制备过程中，每150mL钛白废酸所需电石灰量优选为12g_18g，所述反应温度优选为60-80°C，反应时间优选为60-90min ;所述CaCl2反应所得晶种制备过程中，CaCl2溶液的浓度优选为0.6mol/L-0.7mol/L，每150mL钛白废酸所需CaCl2溶液的体积优选为150ml-200ml ;所述反应温度优选为60_80°C，反应时间优选为 60_90min。按上述方案，所述钛白石膏颗粒结晶生长过程或钛白石膏晶种制备过程中的搅拌速率均优选为300r/min-500r/min。按上述方案，所述增大钛白石膏颗粒结晶生长的方法还包括在反应完成后，将反应液经固液分离后，将下层沉淀物干燥得到钛白石膏产品。本专利技术的反应机理是: 在钛白废酸中加入电石灰或CaCl2后，其中的Ca2+会和钛白废酸中的硫酸进行反应，当使用电石灰为反应物时，体系中存在的亚铁(铁)离子和其它含量较少的金属离子如Mg2+、Cr2+、Ti3+等也可能与其反应，最终得到钛白石膏，主要反应方程式如下:H2S04+Ca (OH) 2 — CaS04+H2020r+Fe2++H20+l/202 — Fe (OH) 3 Ca (OH) 2+Mn+ — M (OH) +Ca2+钛白石膏颗粒结晶生长过程中一般存在着重新结晶与再生长两个过程。其中影响钛白石膏颗粒结晶生长过程的主要有以下影响因素，包括反应温度、反应时间、晶种添加量。具体地，二水硫酸钙的溶解度在一定温度范围内会随温度的升高而增大，到达峰值后，溶解度随温度升高而降低，因此适当温度条件的选用可起到有效减小反应体系中二水硫酸钙的过饱和度，抑制过多二水硫酸钙晶核产生，使二水硫酸钙颗粒得到有效增长的作用。另夕卜，反应时间也会直接影响钛白石膏颗粒的结晶生长过程。这主要是因为反应开始阶段主要是晶核的析出，并且晶核生长时间不够也会导致生成的晶核细小且不均匀，而反应时间过长又会导致晶体发生溶解而再次析出晶核，导致晶体生长效率明显减小，不利于晶粒结晶长大。除此，在反应过程中进行适当的搅拌也可有利于分子扩散，避免因局部分子浓度过高提高反应速度，对分解和结晶过程都有一定促进作用，改善结晶条件。具体地，在采用CaCl2溶液作反应物，通过控制CaCl2溶液的用量先配制得到一定温度范围内相应的CaSO4过饱和溶液，再向其中加入钛白石膏晶种，则该过程中进行的晶核结晶生长反应主要是一个再生长过程，以晶粒再生长为主，此时主要通过控制晶种添加量及反应时间，即可达到较好的结晶生长效果。而在采用电石灰作反应物时，具体过程为:在钛白废酸中直接加入钛白石膏晶种，然后加入电石灰进行钛白石膏颗粒结晶生长。则该过程中的晶核结晶生长反应是一个重新结晶与再生长共存的过程，因此此时为达到较好的钛白石膏颗粒结晶生长效果。需要综合考虑反应温度、反应时间、晶种添加量多个因素。具体地，反应温度过低时，反应结晶速度较慢，此时适当提高反应温度可提高离子反应活性，使体系自由能降低，有助于离子扩散，改善结晶过程的反应条件。与此同时，随着温度的上升，酸性介质中硫酸钙的溶解度会逐渐增大，过饱和度会逐渐减小，成核速率也会随着减小，从而导致晶体成长速率逐渐增加，而使晶体粒径明显增大。但是过高的反应温度会增加原料的变质并增加杂质在体系中的溶解度，还会导致新杂质的产生，抑制结晶生长，同时，过高的反应温度也会产生较大的能耗。反应时间的影响如前所述。本专利技术方法中采用控制结晶技术，结合二水硫酸钙析出的特性及混合过程中二水硫酸钙的过饱和为结晶动力，通过各相应影响因素的调控达到了在钛白废酸体系中加入钛白石骨晶种包括电石灰中和晶种或CaCl2反应所得晶种，达到了有效减少_■本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增大钛白石膏颗粒结晶生长的方法，其特征在于：它是在钛白废酸中，控制反应温度为30?80℃，向其中加入钛白石膏晶种，搅拌混合均匀，然后边搅拌边加入电石灰，搅拌反应30?120min；或为在钛白废酸中，控制反应温度为30?50℃，加入CaCl2溶液，得到与反应温度相应的CaSO4过饱和溶液后，再向其中加入钛白石膏晶种，搅拌反应30?120min；其中：所述的钛白石膏晶种为电石灰中和晶种或CaCl2反应所得晶种；所述的电石灰中和晶种是在钛白废酸中，通过控制反应温度为30?80℃，向其中边搅拌边加入电石灰，搅拌反应30?120min，反应完成后再经固液分离，将下层沉淀物干燥得到的电石灰中和一次晶种；或在钛白废酸溶液中，控制反应温度为30?80℃，向其中加入前述电石灰中和一次晶种，搅拌混合均匀，然后边搅拌边加入电石灰，搅拌反应30?120min，反应完成后再经固液分离，将下层沉淀物干燥得到的电石灰中和二次晶种；或为在钛白废酸溶液中，控制反应温度为30?80℃，向其中加入前述电石灰中和二次晶种，搅拌混合均匀，然后边搅拌边加入电石灰，搅拌反应30?120min，反应完成后再经固液分离，将下层沉淀物干燥得到的电石灰中和三次晶种；所述的CaCl2反应所得晶种是在钛白废酸中，通过控制反应温度为30?80℃，加入CaCl2溶液，搅拌反应30?120min得到的。...

【技术特征摘要】
1.一种增大钛白石膏颗粒结晶生长的方法，其特征在于:它是在钛白废酸中，控制反应温度为30-80°C，向其中加入钛白石膏晶种，搅拌混合均匀，然后边搅拌边加入电石灰，搅拌反应 30-120min ； 或为在钛白废酸中，控制反应温度为30-50°C，加入CaCl2溶液，得到与反应温度相应的CaSO4过饱和溶液后，再向其中加入钛白石膏晶种，搅拌反应30-120min ； 其中:所述的钦白石骨晶种为电石灰中和晶种或CaCl2反应所得晶种； 所述的电石灰中和晶种是在钛白废酸中，通过控制反应温度为30-80°C，向其中边搅拌边加入电石灰，搅拌反应30-120min，反应完成后再经固液分离，将下层沉淀物干燥得到的电石灰中和一次晶种；或在钛白废酸溶液中，控制反应温度为30-80°C，向其中加入前述电石灰中和一次晶种，搅拌混合均匀，然后边搅拌边加入电石灰，搅拌反应30-120min，反应完成后再经固液分离，将下层沉淀物干燥得到的电石灰中和二次晶种；或为在钛白废酸溶液中，控制反应温度为30-80°C，向其中加入前述电石灰中和二次晶种，搅拌混合均勻，然后边搅拌边加入电石灰，搅拌反应30-120min，反应完成后再经固液分离，将下层沉淀物干燥得到的电石灰中和二次晶种； 所述的CaCl2反应所得晶种是在钛白废酸中，通过控制反应温度为30-80°C，加入CaCl2溶液，搅拌反应30-120min得到的。2.根据权利要求1所述的增大钛白石膏颗粒结晶生长的方法，其特征在于:使用电石灰作反应物时，其是在钛白废酸升温至目标反应温度并恒定后再加入钛白石膏晶种，然后加入电石灰进行保温搅拌反应；所述反应温度优选为60-80°C，反应时间优选为60-90min ；其中:每150mL钛白废酸所需电石灰量优选为12g-18g ； 使用CaCl2溶液作反应物时，其是`在钛白废酸升温至目标反应温度并恒定后再加入CaCl2...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷芸，江莹，欧阳兆辉，张恒明，陈禹成，
申请(专利权)人：武汉理工大学，武汉青江化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：