一种α型高强石膏生产用二水硫酸钙的生产工艺的制作方法

一种
α
型高强石膏生产用二水硫酸钙的生产工艺
技术领域
1.本发明涉及副产石膏生产技术领域，具体涉及一种α型高强石膏生产用二水硫酸钙的生产工艺。


背景技术：

2.石膏，即二水硫酸钙或半水硫酸钙，是全球公认的绿色建筑和装饰材料。我国石膏原料包括天然石膏和工业副产石膏，预计到2022年优质天然石膏年开采量仅有200万吨以内且绝大部分集中于内蒙、宁夏、新疆等相对比较偏僻地区。假定房屋平均装修间隔年限为7年，根据现有建筑总量及装饰面积推算，至2022年我国建筑及装饰用石膏年需求量将从2018年3600万吨增至8000万吨以上，单纯依靠天然石膏的供给缺口很大，另外天然石膏的开采也会导致相应的环境问题，目前，国内已有山东大部、河北全省、广东全省、河南、安徽、江苏、湖北、湖南浙江等多地政府明文禁止天然石膏开采。因此大力发展副产石膏的研究，是符合国家环保政策、行业持续发展的举措。
3.目前，市场上常见的副产石膏多为二水硫酸钙，其平均粒径宽度为50μm左右，长径比为1～1.5，石膏晶体粒径小，对应的石膏浆液密度大，对水的附着力大，脱水性能差，得到的石膏产品水分含量高，影响石膏的应用性能。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种α型高强石膏生产用二水硫酸钙的生产工艺，得到的二水硫酸钙晶体粒径大，产品性能好。
5.为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
6.一种α型高强石膏生产用二水硫酸钙的生产工艺，包括以下步骤：
7.a：配制一定量的氯化钙溶液和硫酸钠溶液，其中氯化钙与硫酸钠的摩尔比为1：1.02～1.05；
8.b：硫酸钠溶液加入反应釜中搅拌，然后将部分氯化钙溶液滴加至反应釜内，控制滴加时间为15～40min，滴加完成后搅拌25～50min，整个过程控制反应釜内的温度为60～70℃；
9.c：将剩余的氯化钙溶液分3～5段滴加至反应釜中，每段氯化钙溶液的滴加时间均控制在15～40min，每段氯化钙溶液滴加完成后搅拌25～50min，整个过程控制反应釜内的温度为60～70℃；
10.d：将步骤c中反应釜内的物料进行离心脱水，得二水硫酸钙晶体ⅰ和氯化钠溶液ⅰ；
11.e：将步骤d中的二水硫酸钙晶体ⅰ用清水进行洗涤得二水硫酸钙晶体ⅱ和氯化钠溶液ⅱ；
12.f：将二水硫酸钙晶体ⅱ进行干燥，得二水硫酸钙产品。
13.优选的，步骤a中所述氯化钙的质量分数为4.6～14％。
14.优选的，步骤a中所述硫酸钠的质量分数为9～18％。
15.优选的，步骤a中氯化钙溶液和硫酸钠溶液均预先预热至60～70℃。
16.优选的，步骤b和c中搅拌釜的搅拌转速均为130～180r/min。
17.优选的，步骤f中干燥温度为50～60℃。
18.优选的，步骤a中的氯化钙溶液为氯化聚氯乙烯/氯化聚乙烯生产行业的生产废水经石灰石中和、过滤后制得。
19.优选的，所述氯化钙溶液的ph值在6～8之间。
20.由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
21.1.通过对氯化钙溶液进行分段滴加，经过反应结晶、长晶，每段的反应比较柔和，晶种逐渐长大，晶体不易攒聚，最后得到的晶粒大，平均晶体宽度在50μm以上，长径比5～8，且晶体均匀。
22.2.得到的晶体粒径大，对水的吸附力小，含有的吸附水少，水洗时易过滤，同时干燥时耗能低。
23.3.氯化钙溶液为氯化聚氯乙烯/氯化聚乙烯生产行业的生产废水经石灰石中和、过滤后制得，省去了废水处理的困扰，充分利用了资源。
24.4.氯化钙溶液为氯化聚氯乙烯/氯化聚乙烯生产行业的生产废水经石灰石中和、过滤后制得，得到的氯化钙溶液中含有的微量有机物起到转晶作用，促进了晶体的生成，得到的晶体粒径更大。
25.5.氯化钙溶液的ph值在6～8之间，偏中性，适宜结晶的形成及长晶。
附图说明
26.图1是本发明实施例的工艺流程图；
27.图2为实施例1中放大100倍的二水硫酸钙产品图照；
28.图3为实施例2中放大100倍的二水硫酸钙产品图照；
29.图4为实施例3中放大100倍的二水硫酸钙产品图照。
具体实施方式
30.下面结合实施例，进一步阐述本发明。
31.实施例1
32.由图1和图2所示，一种α型高强石膏生产用二水硫酸钙的生产工艺，包括以下步骤：
33.a：配制一定量的氯化钙溶液和硫酸钠溶液，硫酸钠溶液的质量与氯化钙溶液的质量比为1:2，其中硫酸钠溶液1质量分数为9％，氯化钙溶液的质量分数都为14％，硫酸钠微过量，分别预热氯化钙溶液和硫酸钠溶液至65℃，氯化钙溶液为氯化聚氯乙烯/氯化聚乙烯生产行业的生产废水(稀盐酸)经过处理制得，生产废水处理方式为：生产废水(稀盐酸)用石灰中和，并过滤，获得氯化钙溶液。溶液中含有微量过氧化苯甲酰和含硅聚醚，过氧化苯甲酰和含硅聚醚分别为氯化聚氯乙烯/氯化聚乙烯生产用引发剂、乳化剂。氯化钙溶液的化学需氧量cod值在200mg/l～900mg/l之间，ph值6～8，氨氨氮含量基本为零。
34.b：将氯化钙溶液分成氯化钙溶液ⅰ、氯化钙溶液ⅱ、氯化钙溶液ⅲ、氯化钙溶液ⅳ、氯化钙溶液
ⅴ
，其中氯化钙溶液ⅰ占总的氯化钙溶液质量的10％，氯化钙溶液ⅱ、氯化钙溶
液ⅲ、氯化钙溶液ⅳ、氯化钙溶液
ⅴ
分别占总的氯化钙溶液质量的22.5％；
35.硫酸钠溶液加入反应釜中搅拌，搅拌速度130r/min，然后将氯化钙溶液ⅰ滴加至反应釜内，控制滴加时间为40min，滴加完成后搅拌40min，整个过程控制反应釜内的温度为65℃，得二水硫酸钙晶种；
36.c：将氯化钙溶液ⅱ滴加入反应釜中，控制滴加时间为40min，滴加完成后搅拌40min，继续滴加氯化钙溶液ⅲ，控制滴加时间为40min，滴加完成后搅拌40min；增加搅拌速度至160r/min，继续滴加氯化钙溶液ⅳ，控制滴加时间为40min，滴加完成后搅拌40min，再滴加氯化钙溶液
ⅴ
，控制滴加时间为40min，滴加完成后搅拌40min，随着氯化钙溶液的不断滴加，二水硫酸钙晶种不断长大，得混合料；
37.d：将步骤c中反应釜内的混合料进行离心脱水，得二水硫酸钙晶体ⅰ和氯化钠溶液ⅰ；
38.e：将步骤d中的二水硫酸钙晶体ⅰ用清水进行洗涤得二水硫酸钙晶体ⅱ和氯化钠溶液ⅱ；
39.f：将二水硫酸钙晶体ⅱ通过干燥床干燥，干燥温度50℃，得a型高强石膏生产用副产石膏，即二水硫酸钙晶体，平均粒径宽度52.3μm，长径比6.7，白度93.1％，纯度99.4％。
40.实施例2
41.由图1和图3所示，一种α型高强石膏生产用二水硫酸钙的生产工艺，包括以下步骤：
42.a：配制一定量的氯化钙溶液和硫酸钠溶液，硫酸钠溶液的质量与氯化钙溶液的质量比为1:2，其中硫酸钠溶液1质量分数为18％，氯化钙溶液的质量分数都为7％，硫酸钠微过量，分别预热氯化钙溶液和硫酸钠溶液至70℃，氯化钙溶液为氯化聚氯乙烯/氯化聚乙烯生产行业的生产废水(稀盐酸)经过处理制得，生产废水处理方式为：生产废水(稀盐酸)用石灰中和，并过滤，获得氯化钙溶液。溶液中含有微量过氧化苯甲酰和含硅聚醚，过氧化苯甲酰和含硅聚醚分别为氯化聚氯乙烯/氯化聚乙烯生产用引发剂、乳化剂。氯化钙溶液的化学需氧量cod值在200mg/l～900mg/l之间，ph值6～8，氨氨氮含量基本为零；
43.b：将氯化钙溶液分成氯化钙溶液ⅰ、氯化钙溶液ⅱ、氯化钙溶液ⅲ、氯化钙溶液ⅳ、氯化钙溶液
ⅴ
，其中氯化钙溶液ⅰ占总的氯化钙溶液质量的10％，氯化钙溶液ⅱ、氯化钙溶液ⅲ、氯化钙溶液ⅳ、氯化钙溶液
ⅴ
分别占总的氯化钙溶液质量的22.5％；
44.硫酸钠溶液加入反应釜中搅拌，搅拌速度130r/min，然后将氯化钙溶液ⅰ滴加至反应釜内，控制滴加时间为30min，滴加完成后搅拌30min，整个过程控制反应釜内的温度为70℃，得二水硫酸钙晶种；
45.c：将氯化钙溶液ⅱ滴加入反应釜中，控制滴加时间为30min，滴加完成后搅拌30min，继续滴加氯化钙溶液ⅲ，控制滴加时间为30min，滴加完成后搅拌30min；增加搅拌速度至160r/min，继续滴加氯化钙溶液ⅳ，控制滴加时间为30min，滴加完成后搅拌30min，再滴加氯化钙溶液
ⅴ
，控制滴加时间为30min，滴加完成后搅拌30min，随着氯化钙溶液的不断滴加，二水硫酸钙晶种不断长大，得混合料；
46.d：将步骤c中反应釜内的混合料进行离心脱水，得二水硫酸钙晶体ⅰ和氯化钠溶液ⅰ；
47.e：将步骤d中的二水硫酸钙晶体ⅰ用清水进行洗涤得二水硫酸钙晶体ⅱ和氯化钠
溶液ⅱ；
48.f：将二水硫酸钙晶体ⅱ通过干燥床干燥，干燥温度50℃，得a型高强石膏生产用副产石膏，即二水硫酸钙晶体，平均粒径宽度53.4μm，长径比7.2，白度92.8％，纯度99.3％。
49.实施例3
50.由图1和图4所示，一种α型高强石膏生产用二水硫酸钙的生产工艺，包括以下步骤：
51.a：配制一定量的氯化钙溶液和硫酸钠溶液，硫酸钠溶液的质量与氯化钙溶液的质量比为1:2.25，其中硫酸钠溶液1质量分数为13.5％，氯化钙溶液的质量分数都为4.6％，硫酸钠微过量，分别预热氯化钙溶液和硫酸钠溶液至65℃，氯化钙溶液为氯化聚氯乙烯/氯化聚乙烯生产行业的生产废水(稀盐酸)经过处理制得，生产废水处理方式为：生产废水(稀盐酸)用石灰中和，并过滤，获得氯化钙溶液。溶液中含有微量过氧化苯甲酰和含硅聚醚，过氧化苯甲酰和含硅聚醚分别为氯化聚氯乙烯/氯化聚乙烯生产用引发剂、乳化剂。氯化钙溶液的化学需氧量cod值在200mg/l～900mg/l之间，ph值6～8，氨氨氮含量基本为零；
52.b：将氯化钙溶液分成氯化钙溶液ⅰ、氯化钙溶液ⅱ、氯化钙溶液ⅲ、氯化钙溶液ⅳ、氯化钙溶液
ⅴ
，其中氯化钙溶液ⅰ占总的氯化钙溶液质量的10％，氯化钙溶液ⅱ、氯化钙溶液ⅲ、氯化钙溶液ⅳ、氯化钙溶液
ⅴ
分别占总的氯化钙溶液质量的22.5％；
53.硫酸钠溶液加入反应釜中搅拌，搅拌速度130r/min，然后将氯化钙溶液ⅰ滴加至反应釜内，控制滴加时间为15min，滴加完成后搅拌25min，整个过程控制反应釜内的温度为70℃，得二水硫酸钙晶种；
54.c：将氯化钙溶液ⅱ滴加入反应釜中，控制滴加时间为15min，滴加完成后搅拌25min，继续滴加氯化钙溶液ⅲ，控制滴加时间为15min，滴加完成后搅拌25min；增加搅拌速度至160r/min，继续滴加氯化钙溶液ⅳ，控制滴加时间为15min，滴加完成后搅拌25min，再滴加氯化钙溶液
ⅴ
，控制滴加时间为15min，滴加完成后搅拌25min，随着氯化钙溶液的不断滴加，二水硫酸钙晶种不断长大，得混合料；
55.d：将步骤c中反应釜内的混合料进行离心脱水，得二水硫酸钙晶体ⅰ和氯化钠溶液ⅰ；
56.e：将步骤d中的二水硫酸钙晶体ⅰ用清水进行洗涤得二水硫酸钙晶体ⅱ和氯化钠溶液ⅱ；
57.f：将二水硫酸钙晶体ⅱ通过干燥床干燥，干燥温度60℃，得a型高强石膏生产用副产石膏，即二水硫酸钙晶体，平均粒径宽度56.1μm，长径比6.3，白度93.4％，纯度99.4％。
58.市场上常见的二水硫酸钙产品，晶体粒径小，长径比小，形状接近于针状，而通过此工艺方法得到的二水硫酸钠晶体平均晶粒宽度和长径比大，白度高，颗粒均匀，纯度达到99％以上，同时产品易脱水，节约了干燥阶段的能耗，缩短了干燥时间，由此工艺的二水硫酸钠晶体制得的半水石膏或无水石膏强度大。
59.应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。