Способ получения дигидрата сульфата кальция


 


Владельцы патента RU 2437835:

Открытое Акционерное Общество "Российский научно-исследовательский и проектный институт титана и магния" (ОАО "РИТМ") (RU)

Способ может быть использован в химической промышленности. Способ получения дигидрата сульфата кальция включает обработку кальцийсодержащего материала концентрированной серной кислотой и фильтрование образующейся суспензии. В качестве концентрированной серной кислоты используют отработанную кислоту хлорных компрессоров, содержащую 85-93% H2SO4. В качестве кальцийсодержащего материала берут водную суспензию гидроксида кальция с содержанием 50-60 г/дм3 СаО. Изобретение позволяет получить гипс с низким содержанием примесей при повышении экологичности за счет обезвреживания отработанной серной кислоты. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к технологии обезвреживания отработанной серной кислоты хлорных компрессоров электролитического производства магния, и может быть использовано в технологии неорганических веществ и продуктов.

При электролизе безводных хлоридов (карналлита, хлорида магния) на аноде выделяется хлор, содержащий до 80-90% Cl2, остальное HCl, СО, СО2, воздух, возгоны - хлориды K, Na, Mg. Для дальнейшего использования анодного газа его подвергают очистке от твердых примесей, сушке и компремированию. В качестве рабочей жидкости в компрессорах используют концентрированную серную кислоту. По достижении концентрации 90-93% H2SO4 кислоту, содержащую примеси хлоридов и сульфатов K, Na, Ca, Mg, Fe до 2,3%, а также растворенный хлор, выводят из системы. Проблема концентрирования и очистки кислоты от примесей для повторного ее использования не решена до сих пор.

В научно-технической и патентной литературе авторами не обнаружено технологических условий обезвреживания отработанной серной кислоты концентрацией более 80%. В настоящее время ее нейтрализуют известковым камнем и сбрасывают в кислотную канализацию.

Известен [1] способ разложения кальцийсодержащих минералов концентрированными растворами серной кислоты. При этом образуются отходы (титаногипс, кремнегипс), содержащие преобладающее количество ангидрита с примесями серной кислоты, основных и побочных соединений.

Недостатком данного способа является следующее. Образующиеся отходы подлежат обязательной нейтрализации, дополнительной гидратации и не могут быть использованы в производстве строительных вяжущих материалов, которые получают из гипса - двуводного сульфата кальция.

Известен [2] способ утилизации и обезвреживания отработанной серной кислоты магниевого производства. Сущность способа заключается в нейтрализации отработанной серной кислоты бруситом с получением сульфата магния или оксида магния и магнийаммонийсульфата.

Недостатками данного способа являются:

- образование большого нерастворимого осадка при нейтрализации кислоты до pH 7-8, который составляет 20-25% от количества использованного брусита;

- потери магния с осадком - 10-30%;

- использование дорогостоящего природного минерального сырья в качестве нейтрализующего реагента.

Известен [3] способ переработки отработанной серной кислоты магниевого производства. Сущность способа заключается в нейтрализации отработанной кислоты серпентинитом с получением растворов сульфата магния, содержащих значительное количество примесей, переходящих из серпентинита. Получаемые растворы MgSO4 для дальнейшего их использования подвергают очистке нейтрализацией бруситом.

Недостатками способа являются:

- использование разбавленной серной кислоты до 20-23% H2SO4, что предъявляет высокие требования к коррозионной стойкости материала оборудования;

- образование труднофильтруемых и плохоотстаивающихся пульп;

- получение продукта, не пользующегося устойчивым спросом.

Известен [3] способ переработки отработанной серной кислоты магниевого производства с получением титанового дубителя кож. Сущность способа заключается в следующем. Раствор отработанной серной кислоты смешивают с тетрахлоридом титана, полученный раствор сульфата титанила очищают от соединений железа гидросульфидом натрия, образующуюся пульпу фильтруют, отделяя осадок сульфида железа, а фильтрат обрабатывают сульфатом аммония, получая сульфотитанил аммония, который является дубителем кож.

Недостатками данного способа являются:

- многостадийность способа;

- выделение вредностей хлоро- и сероводорода;

- пенообразование.

Наиболее близким аналогом является способ получения дигидрата сульфата кальция [4] - прототип.

Сущность способа заключается в обработке кальцийсодержащего отхода концентрированной серной кислотой. Образующийся осадок отделяют от раствора фильтрованием и промывают. В качестве кальцийсодержащего отхода используют высокоосновный электрометаллургический шлак, содержащий, % мас.: 45-55 CaO, а также до 10 MgO; 20 SiO2; 12 FeO; 4,8 Fe2O3; 3 Al2O3; 0,62 Cr; 0,45 S, в виде водной суспензии с массовой долей шлака 4,76-6,25%. Обработку концентрированной кислотой ведут до pH 6,5-7. Полученный осадок содержит 80-85% CaSO4·2H2O и 15-20% SiO2, а также оксиды Mg, Al, Na, K.

Недостатком данного способа является использование металлургического шлака, содержащего примеси, которые при обработке кислотой переходят в раствор, загрязняя дигидрат сульфата кальция, что требует его промывки от водорастворимых сульфатов. SiO2, присутствующий в шлаке, выделяется в осадок, что снижает содержание дигидрата сульфата кальция. Согласно ГОСТ 4013-82 «Камень гипсовый и гипсоангидритовый для производства вяжущих материалов» получаемый продукт относится к 3-му сорту. К недостаткам можно также отнести использование серной кислоты по ГОСТ 4204-77 высокого качества.

Технический результат предлагаемого решения заключается в переработке и утилизации отработанной серной кислоты путем обработки кальцийсодержащих материалов, в качестве которых используют водную суспензию гидроксида кальция, серной кислотой и улучшении качества получаемого дигидрата сульфата кальция.

Технический результат достигается следующим образом: в результате взаимодействия концентрированной серной кислоты с гидроксидом кальция происходит ее нейтрализация и обезвреживание с образованием дигидрата сульфата кальция (гипса) по реакции:

Са(ОН)2+H2SO4→CaSO4·2H2O↓

Полученную сульфатную пульпу фильтруют с получением осадка - сульфатного кека, содержащего дигидрат сульфата кальция, который может быть использован в стройиндустрии для производства вяжущих материалов и цементов. Фильтрат используют для получения водной суспензии гидроксида кальция (известкового молока) необходимой концентрации.

В качестве концентрированной серной кислоты используют отработанную кислоту хлорных процессов.

Отличительными признаками является то, что нейтрализацию отработанной серной кислоты с массовой долей 85-93% H2SO4 ведут известковым молоком, содержащим 50-60 г/дм3 CaO, до pH 7,5-8,0 при температуре 60-80°С.

На основании проведенных исследований установлено, что при концентрации известкового молока менее 50 г/дм3 CaO образуются малоконцентрированные пульпы. При их фильтровании увеличивается нагрузка на фильтр и время фильтрации. При концентрации известкового молока более 60 г/дм3 СаО образуются густые пульпы, что затрудняет их перемешивание, и возникают трудности при их подаче на фильтр.

Величина pH пульпы обусловлена требованиями к составу сточных вод. При pH<7,5 происходит неполное обезвреживание кислоты, при pH>8,0 - избыток оксида кальция и неоправданный расход известкового молока.

При нейтрализации серной кислоты известковым молоком выделяется тепло. Количество выделившейся теплоты, а следовательно, и температура зависят от скорости подачи кислоты. При температуре 60-80°С в результате нейтрализации образуется дигидрат сульфата кальция (гипс), который является сырьем для производства вяжущих материалов. При температуре более 80°С образуется смесь различных кристаллогидратов сульфата кальция, что затрудняет их дальнейшую переработку. При температуре менее 60°С увеличивается продолжительность процесса.

Пример осуществления способа

1 т отработанной серной кислоты, содержащей, % мас.: 85,0 H2SO4; 0,2 MgSO4; 0,1 CaSO4; 1,6 FeSo4; 0,13 K2SO4; 0,12 Na2SO4; 0,14 Cl-ион, 0,23 Cl2; вода - остальное, нейтрализуют известковым молоком, взятым в количестве 9,19 т и содержащим 60 г/дм3 СаО, не более 11,5 г/дм3 MgO и СаСО3. Нейтрализацию ведут до pH 7,5-8,0 при температуре 60°С.

В результате нейтрализации и фильтрования получено 4,08 т сульфатного кека влажностью 60%, содержащего 35,8% CaSO4·2H2O, и 5,9 т фильтрата, содержащего 0,3% сульфатов и хлоридов кальция, магния, калия, натрия. Полученный фильтрат используется для получения известкового молока концентрацией 50-60 г/дм3 CaO.

После сушки образуется 1,63 т сухого гипса, содержащего не менее 90% CaSO4·2H2O. Согласно ГОСТ 4013-82 «Камень гипсовый и гипсоангидритовый для производства вяжущих материалов» полученный продукт относится ко 2 классу и может быть использован в производстве гипсовых вяжущих и цемента.

Таким образом, предлагаемая технология получения дигидрата сульфата кальция позволяет улучшить экологическую ситуацию за счет утилизации и обезвреживания отработанной серной кислоты хлорных компрессоров, значительно уменьшить сброс взвешенных веществ в водоемы и дополнительно получить продукт - гипс с низким содержанием примесей, используемый в производстве строительных вяжущих материалов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Гуревич Б.И., Тюкавкина В.В. Технологические гипсы и пути их использования / Научные основы химии и технологии переработки комплексного сырья и синтеза на его основе функциональных материалов: Всероссийская науч. конф. с международным участием // Сб. докл. Ч. II. Апатиты: 2008. - С.128-130.

2. Технология утилизации и обезвреживания отработанной серной кислоты магниевого производства с получением товарных продуктов / Кудрявский Ю.П. и др. // Цв. металлургия, 1998, №8-9. - С.41-43.

3. Переработка отработанной серной кислоты магниевого производства / Тетерин В.В. и др. // Рук. депонирована ЖПХ РАН, №1408 В2006. СПб., 2006. - 8 с.

4. Пат. РФ №2371408, МПК С04В 11/26, C01F 11/46. Способ получения дигидрата сульфата кальция / Заявл. 11.04.2008. №2008114231/03. Опубл. 27.10.2009. Бюл. №30.

1. Способ получения дигидрата сульфата кальция, включающий обработку кальцийсодержащего материала концентрированной серной кислотой, фильтрование образующейся суспензии, отличающийся тем, что в качестве концентрированной серной кислоты используют отработанную кислоту хлорных компрессоров, содержащую 85-93% Н2SO4, а в качестве кальцийсодержащего материала - водную суспензию гидроксида кальция с содержанием 50-60 г/дм3 CaO.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку кальцийсодержащего материала кислотой ведут до pH 7,5-8,0 при температуре 60-80°С.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области химии и может быть использовано при получении гипса. .
Изобретение относится к переработке отхода производства экстракционной фосфорной кислоты - фосфополугидрата сульфата кальция. .
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении гипсовых вяжущих и изделий. .
Изобретение относится к технологии неорганических веществ и продуктов, в частности к способам получения сырья для гипсового вяжущего из промышленных отходов. .

Изобретение относится к способу получения гипса, предназначенного для использования в качестве вяжущего в производстве строительных материалов, а также в химической, медицинской и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к способу получения гранулированного гипса и может найти применение в промышленности строительных материалов. .
Изобретение относится к области получения сульфата бария из природного барита. .

Изобретение относится к способу получения сульфата кальция, пригодного для использования в качестве вяжущего, а также в различных отраслях химической промышленности

Изобретение относится к гипсовому продукту
Изобретение относится к технологии комплексной переработки фосфогипса, получаемого в сернокислотном производстве минеральных удобрений из апатитового концентрата, и может быть использовано для производства концентрата редкоземельных элементов (РЗЭ), а также фосфогипса, пригодного для производства гипсовых строительных материалов и цемента

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ переработки фосфогипса включает стадийное агитационное сернокислотное выщелачивание редкоземельных металлов (РЗМ) и фосфора с подачей серной кислоты на головную стадию, использование полученного раствора выщелачивания головной стадии на последующих стадиях выщелачивания, выделение нерастворимого остатка из пульпы хвостовой стадии и его водную промывку, переработку раствора выщелачивания хвостовой стадии с получением маточного раствора, использование маточного и промывного растворов в обороте для выщелачивания. Выщелачивание РЗМ и фосфора на второй и последующих стадиях осуществляют из смеси фосфогипса и выщелоченной пульпы предыдущей стадии. Серную кислоту подают на головную стадию выщелачивания в количестве, обеспечивающем извлечение РЗМ и фосфора в раствор на головной и последующих стадиях при значении рН на хвостовой стадии выщелачивания, не превышающем рН начала осаждения фосфатов РЗМ. Хвостовую стадию выщелачивания РЗМ и фосфора ведут одновременно с переработкой раствора выщелачивания путем извлечения РЗМ сорбцией катионитом. Насыщенный РЗМ катионит отделяют от маточной пульпы и направляют на получение концентрата РЗМ. Часть маточного раствора предварительно очищают от фосфора путем осаждения его основным соединением кальция, полученный фосфорсодержащий осадок направляют на утилизацию. Изобретение позволяет повысить степень извлечения РЗМ из фосфогипса, снизить потери РЗМ с влагой нерастворимого осадка - гипса, уменьшить расход промывной воды и обеспечить полный водооборот. 11 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 пр.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ кальцинирования гипса включает стадии, на которых вводят гипс в реактор под давлением 27, сжигают топливо и воздух в горелке 41 с образованием газообразных продуктов сгорания. После этого отводят часть газообразных продуктов сгорания и воздух в реактор под давлением 27 с созданием псевдоожиженного слоя гипса в реакторе. Затем направляют оставшуюся часть газообразных продуктов сгорания в теплообменник 52, который применяют для нагревания псевдоожиженного слоя и нагревают псевдоожиженный слой гипса в реакторе под давлением 27 для достаточного кальцинирования гипса с образованием кальцинированного полугидрата. Изобретение позволяет получить альфа-полугидрат сульфата кальция при сниженном потреблении топлива. 3 н. и 4 з.н. ф-лы, 8 ил., 1 табл.
Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ переработки фосфогипса на сульфат аммония и фосфомел включает конверсию фосфогипса раствором карбоната аммония с последующим отделением осадка фосфомела от раствора сульфата аммония фильтрацией. Конверсию ведут раствором карбоната аммония с концентрацией 3-7%. Конверсионную пульпу делят на два потока, один из которых направляют на стадию разбавления карбоната аммония до указанной концентрации в течение 3-5 мин, во второй - на фильтрацию для отделения осадка фосфомела от раствора сульфата аммония. Изобретение позволяет увеличить выход сульфата аммония в жидкую фазу продукционной пульпы в среднем до 97,6%, повысить производительность фильтрации фосфомела, упростить аппаратурное оформление технологического процесса и снизить энергозатраты. 1 з.п. ф-лы, 3 табл., 4 пр.
Наверх