一种钛石膏湿化学转化法制氯化钙和硫酸铵的方法与流程

17.s420：将反应产物进行过滤，获得二次过滤溶液和二次过滤残渣；
18.s520：将二次过滤残渣进行烘干，得到铁渣；
19.s620：将二次溶液进行冷却结晶；
20.s720：将冷却结晶后获得的晶体进行离心过滤；
21.s820：获得氯化钙产品。
22.前述的一种钛石膏湿化学转化法制氯化钙和硫酸铵的方法中，步骤s100中，在反应过程中对反应物进行搅拌，反应时间1小时至1.25小时，碳酸铵使用量比理论用量高出1.85％。
23.前述的一种钛石膏湿化学转化法制氯化钙和硫酸铵的方法中，步骤s320中，在反应过程中将空气鼓入水中。
24.钛石膏与碳酸铵的反应为固相反应，但由于固固反应所需温度较高且不利于该反应的后续进行，影响碳酸钙的分离，所以将碳酸铵加入到水中加热到65～70℃后，再加入一定量的钛石膏进行反应不同时间，由于此反应的反应时间对其转化率有着十分重要的影响，固定反应物料的配比、反应温度等参数，只改变钛石膏于碳酸铵的反应时间，探究其对转化率的影响，试验结果过见表2。
25.表2反应时间对钛石膏与碳酸铵转化率的影响
[0026][0027]
表3不同量的碳酸铵对钛石膏反应后的影响
[0028][0029]
由表2和表3可知固定反应物料配比和温度时，随着反应时间的不断改变，钛石膏与碳酸铵的反应会出现一个转化率相对较大的区间，当反应时间为1.0～1.25h时转化率相对较大，可以达到95％以上。
[0030]
钛石膏与碳酸铵的物料配比对钛石膏的转化率有着重要的影响，为了解钛石膏的转化率增大与碳酸铵过量情况的关系，试验固定钛石膏用量16.5g、反应时间1.25小时，改变不同的碳酸铵用量进行转化反应。试验结果见表3。通过表3可知，在反应时间为1.25小时，烘干后钛石膏用量为16.5g，反应温度为65～70℃时，碳酸铵实际用量比理论用量高出1.85％后，钛石膏转化为碳酸钙的转化率相对较高，转化率可以达到93.72％以上。
[0031]
前述的一种钛石膏湿化学转化法制氯化钙和硫酸铵的方法中，步骤s200后还包括下述步骤：
[0032]
s320：将一次过滤残渣加入水中，并在水中加入氯化铵加热沸腾，进行反应，将产生的高温气体进行冷凝，将冷凝后液化的碳酸铵导入步骤s100中的水中；
[0033]
s420：将反应产物进行过滤，获得二次过滤溶液和二次过滤残渣；
[0034]
s520：将二次过滤残渣进行烘干，得到铁渣；
[0035]
s620：将二次溶液进行冷却结晶；
[0036]
s720：将冷却结晶后获得的晶体进行离心过滤；
[0037]
s820：获得氯化钙产品。
[0038]
前述的一种钛石膏湿化学转化法制氯化钙和硫酸铵的方法中，步骤s100中，在反应过程中对反应物进行搅拌，反应时间1小时至1.25小时，碳酸铵使用量比理论用量高出1.85％。
[0039]
前述的一种钛石膏湿化学转化法制氯化钙和硫酸铵的方法中，步骤s320中，在反应过程中将空气鼓入水中。
[0040]
由于碳酸钙转化为氯化钙的反应，必须采取使反应产物碳酸铵脱离反应体系，减少液相中碳酸铵的存在，从而推动使反应平衡不断向正反应方向移动，提高反应转化率，否则该反应极难发生。实验中采取的手段是加热沸腾，使液体达到沸腾状态，使碳酸铵挥发脱，离液相体系。
[0041]
为探究在低于沸点下，通过鼓入空气的方式，能否对该反应有促进作用。取343.5g碳酸铵加入500ml水中加热到65～70℃，加入200g烘干后的钛石膏，反应1h，抽滤，烘干滤渣。取4组15g烘干后的滤渣与16g碳酸铵加入到250ml水中，分别加热到55℃、65℃、75℃、85℃，在鼓入空气反应1h,反应完成后抽滤，分离氯化钙溶液与铁渣等，向滤液中加入碳酸铵得到碳酸钙固体。
[0042]
表4不同温度下鼓入空气对碳酸钙转化的影响
[0043][0044]
由表4可知，在不同温度下鼓入空气，对碳酸钙的分离有着不同的影响，根据试验结果可知，在相同试验条件下，温度越高对碳酸钙的分离越有利。
[0045]
与现有技术相比，本发明可以有效降低钛石膏的消耗，实现资源的重复利用，变废为宝。
附图说明
[0046]
图1是本发明的一种实施例的工作流程图。
具体实施方式
[0047]
本发明的实施例1：
[0048]
一种钛石膏湿化学转化法制氯化钙和硫酸铵的方法，包括下述步骤：
[0049]
s100：将碳酸铵加入水中，加热到65至70℃后，再将钛石膏加入水中进行反应；在反应过程中对反应物进行搅拌，反应时间1小时至1.25小时，碳酸铵使用量比理论用量高出1.85％。
[0050]
s200：将反应产物进行过滤，获得一次过滤溶液和一次过滤残渣；
[0051]
s310：将获得的一次过滤溶液进行加热浓缩，获得高浓度溶液，将产生的蒸汽排出；
[0052]
s410：将高浓度溶液进行冷却结晶；
[0053]
s510：将经过冷却结晶的高浓度溶液进行离心过滤；
[0054]
s610：获得硫酸铵产品。
[0055]
步骤s200后还包括下述步骤：
[0056]
s320：将一次过滤残渣加入水中，并在水中加入氯化铵加热沸腾，进行反应，将产生的高温气体进行冷凝，将冷凝后液化的碳酸铵导入步骤s100中的水中；在反应过程中将空气鼓入水中。
[0057]
s420：将反应产物进行过滤，获得二次过滤溶液和二次过滤残渣；
[0058]
s520：将二次过滤残渣进行烘干，得到铁渣；
[0059]
s620：将二次溶液进行冷却结晶；
[0060]
s720：将冷却结晶后获得的晶体进行离心过滤；
[0061]
s820：获得氯化钙产品。
[0062]
产物的检测结果
[0063]
经过以上实验，最终制得碳酸钙产品，残渣为剩余不转化的铁渣，同时副产硫酸铵。检测结果如下：
[0064]
表5产品碳酸钙组成/％
[0065]
组分caofe2o3so3mgoal2o3srop2o5mnocl白度含量98.3040.0500.0230.8540.0080.2180.0040.0370.49196.47
[0066]
表6产品铁渣组成/％
[0067]
组分fe2o3so3mgocaoal2o3tio2srop2o5mnocl含量61.5031.1712.3141.1135.9389.4410.0110.0871.3980.520
[0068]
表7硫酸铵中元素含量％
[0069]
组分mnssicakmgna含量0.0457.550.010.490.110.270.06
[0070]
1)实验发现，钛石膏中硫酸钙和碳酸铵的反应比较容易进行，0.5小时即有92.02的硫酸钙转化为碳酸钙，随着时间的延长，反应转化率还有升高，最高的反应转化率可达95.69％。
[0071]
2)碳酸铵用量对碳酸铵与钛石膏的转化反应率也有影响，当碳酸铵的实际用量达到理论用量后，转化率即可达到91.92％(略微过量1.85％)，增加过量率，转化率也会升高，本实验条件下，转化率最高为93.74％(过量1.04倍)。
[0072]
3)钛石膏中硫酸钙和碳酸铵的转化反应的产物，继续加入氯化铵第二次转化，氯化铵在第二次转化反应有不溶性的钙变为可溶性的氯化钙。第二次转化反应的反应时间对
转化率的影响较大，其它条件不变的情况下，经过一个小时的转化，总转化率达到34.12％，总转化反应时间的增加，转化率显著增大，转化时间5小时时，总转化率达到90.74％。
[0073]
4)由于第二个转化反应，即碳酸钙转化为氯化钙的反应，是一个可逆反应，须采取手段使生成物脱离反应体系，推动使反应平衡移动，否则该反应极难发生。除了前述的蒸发方式外，实验探究了低于沸点下，鼓入空气实验。固定经过第一次转化的产物用量15g，碳酸铵用量16g，反应时间1h。在反应温度在85℃情况下，不鼓空气使的转化率仅6.47％，鼓空气的转化率升高到44.26％；在鼓空气的情况下，分别采用55℃-85℃的反应温度，结果发现，随着反应温度的升高，转化率从55℃的12.59％升高到85℃的44.26％。
[0074]
5)经过转化后，获得纯度很好的产品氯化钙，白度达到97.47％，氯化钙含量达到99.3％；同时获得富集铁以后的铁渣，含量达到61.5％，并获得副产品硫酸铵。
[0075]
6)本技术路线先进合理，转化率高、反应条件温和，全溶液状态转化，无高温煅烧、无尾气排放，钙元素和铁元素能够分离完全，获得纯净的碳酸钙和硫酸铵产品。本技术还具有一定的柔性生产能力，当市场变动较大时，如碳酸铵/碳酸铵波动幅度过大，或者碳酸钙/氯化钙波动幅度过大，可以调整产品方案，以碳酸铵代替碳酸铵为原料，制取氯化钙代替碳酸钙为产品。