含硫酸廢水制備石膏及建筑石膏的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、化學(xué)工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)中通常會(huì)產(chǎn)生大量含硫酸廢水，如不加以處理，而是直接將其排放至江河湖海中，不僅浪費(fèi)了資源，而且對(duì)環(huán)境造成了極大的危害。近年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)工業(yè)廢酸排放要求越加嚴(yán)格，許多企業(yè)采用碳酸鈣或者石灰中和硫酸的辦法來(lái)處理產(chǎn)生的含硫酸廢水，但是產(chǎn)生的二水硫酸鈣由于存在顆粒細(xì)小、含水量大、有機(jī)物含量高等問(wèn)題導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)一步進(jìn)行資源化利用。因此，用工業(yè)廢硫酸和鈣質(zhì)材料反應(yīng)生產(chǎn)中和石膏這一看似簡(jiǎn)單的問(wèn)題，實(shí)際在工業(yè)廢酸處理工藝中存在技術(shù)難題。本

2、課題主要研究碳酸鈣或石灰中和含硫酸廢水中的硫酸制備中和石膏的工藝條件，試驗(yàn)研究了轉(zhuǎn)晶劑，攪拌速度、硫酸加入石灰石懸浮液的速度、初始懸浮液濃度、溫度、晶種等工藝參數(shù)，以及硫酸濃度、碳酸鈣粒度、鈣質(zhì)材料種類(lèi)等材料因素對(duì)中和石膏粒度、形貌、游離水含量的影響規(guī)律。試驗(yàn)采用激光粒度儀、SEM、XPS、XRD等表征手段對(duì)中和石膏的性能進(jìn)行測(cè)試和分析。此外，研究了中和石膏制備建筑石膏的工藝條件，試驗(yàn)研究了煅燒溫度、預(yù)處理工藝等對(duì)建筑石膏性能的影響規(guī)律

3、，對(duì)建筑石膏的力學(xué)性能、粒度和形貌進(jìn)行測(cè)試和分析，并與常規(guī)工藝制備的建筑石膏進(jìn)行對(duì)比。主要研究成果如下:
　　研究了有機(jī)多元酸和膦酸轉(zhuǎn)晶劑對(duì)廢硫酸和鈣質(zhì)材料反應(yīng)生成的二水硫酸鈣的形貌和粒度分布的影響規(guī)律，結(jié)果表明檸檬酸轉(zhuǎn)晶效果最好，其制備的二水石膏形貌呈菱形六面體，平均粒徑約為25μm，中和石膏游離水含量最低可以達(dá)到25.55％，遠(yuǎn)低于常規(guī)工藝制備的中和石膏的游離水含量，可以代替天然石膏應(yīng)用于建材行業(yè)。通過(guò)XPS分析，提出了有機(jī)多

4、元酸的轉(zhuǎn)晶機(jī)理，就是石膏晶體表面的Ca2+吸附有機(jī)分子，轉(zhuǎn)晶效果的優(yōu)良主要取決于有機(jī)多元酸與二水石膏的Ca2+作用產(chǎn)生吸附的強(qiáng)弱。
　　研究了硫酸中和過(guò)程中多種因素對(duì)制備的二水石膏性能的影響，提出了適用于工業(yè)化處理廢硫酸的工藝參數(shù)范圍:攪拌速度為180r/min～270r/min，硫酸加入石灰石懸浮液的速度為3ml/min～7ml/min，初始懸浮液固含量為10％～30％，碳酸鈣分2～4次加入懸浮液，溫度為10℃～40℃，硫酸濃度

5、為50g/L～200g/L，碳酸鈣中位徑為5.8μm～16.44μm，其制備的二水石膏游離水含量遠(yuǎn)小于常規(guī)工藝制備的二水石膏的游離水含量，因此可以代替天然石膏在建材行業(yè)應(yīng)用。
　　通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)，對(duì)硫酸制備二水石膏的工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果表明，影響二水石膏顆粒大小及游離水含量的因素依次是石灰石比表面積—轉(zhuǎn)晶劑濃度—攪拌速度—初始懸浮液固含量。對(duì)于影響二水石膏游離水含量的因素而言，最佳的工藝參數(shù)是檸檬酸濃度為0.01mol/L，攪拌速

6、度為250r/min，初始懸浮液固含量為30％，石灰石比表面積為450m2/Kg，此時(shí)制得的二水石膏的游離水含量最低。研究發(fā)現(xiàn)，選用氫氧化鈣作為鈣質(zhì)材料，在與廢硫酸的中和反應(yīng)過(guò)程中，反應(yīng)劇烈，生成的石膏的過(guò)飽和度難以控制，易生成晶粒細(xì)小的二水石膏，且含水量大，因此氫氧化鈣不宜被用作鈣質(zhì)材料和硫酸溶液中和生成二水石膏。
　　中和石膏用pH=1和pH=2的硫酸溶液酸洗后，其制備的建筑石膏粉符合建筑石膏國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T9776-2008