工业副产石膏提纯及制备异形碳酸钙与硫酸钙晶须的研究

发布时间：2017-03-21 22:06

  本文关键词：工业副产石膏提纯及制备异形碳酸钙与硫酸钙晶须的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：工业副产石膏是指工业生产中由化学反应生成的以硫酸钙(含零至两个结晶水)为主要成分的副产品,其大量堆存在占用土地、污染环境的同时,造成了其中钙硫资源的严重浪费。本论文以四川什邡金河磷矿的磷石膏和内蒙古燕山水泥有限公司的脱硫石膏为原料,在化学成分、物相分析、微观形貌及热学性能等研究的基础上,提出工业副产石膏中钙硫资源先溶解后利用的研究思路。首先以氯化铵为助剂对其进行盐浸促溶,确定优化的盐浸工艺参数。盐浸液在碱性环境下固碳制备碳酸钙,通过控制固碳条件,获得制备菱面体形和球形碳酸钙的优化工艺参数。其次以稀盐酸溶液为助剂促使工业副产石膏中的二水硫酸钙溶解,研究盐酸浓度与酸浸温度对其溶解度的影响,确定优化的工艺条件。酸浸液降温沉淀析晶制备硫酸钙晶须,并在此基础上研究酸液循环对其溶解度的影响,从而实现酸液的循环利用。通过揭示氯化铵盐浸促溶和稀盐酸酸浸促溶以及盐浸液固碳制备异形碳酸钙的机理,从理论上验证该研究思路的可行性。最后,从环境效益、工艺应用性、产品市场与经济等方面进行了综合评价。研究表明:工业副产石膏的主要化学组成为Ca O与SO3,约占工业副产石膏的85%左右;主要矿物相为二水石膏,磷石膏的粒径均值大于脱硫石膏。采用盐浸工艺有效提高了工业副产石膏中硫酸钙的溶解度,磷石膏和脱硫石膏中二水硫酸钙的最大溶解度分别为0.9 5 g/1 0 0 m L、0.9 3 g/1 0 0 m L,与水中的相比溶解度提高了4.5与4.4倍。盐浸液在碱性环境下对CO2进行固定,添加晶型控制剂H2O2,可获得大小均匀、菱面体形、方解石型碳酸钙,平均晶粒尺寸在3~9μm之间;无H2O2添加,可获得大小均匀、球形、球霰石含量占50%以上的碳酸钙,平均粒径较方解石型碳酸钙大。异形碳酸钙的白度均大于99%,纯度均高于97%,符合国家工业碳酸钙的使用指标。工业副产石膏经过酸浸处理,其溶解度得到大幅度提高,磷石膏与脱硫石膏中二水硫酸钙的最大溶解度分别为5.78g/100m L和5.55g/100m L,与水中的相比提高了27.7和26.6倍。不同酸浸条件下获得的沉淀析晶产物均为白色纤维状硫酸钙晶须。所获硫酸钙晶须的最大长径比分别为89和100。酸浸液可循环利用,虽然可降低工业副产石膏的溶解度,使其保持在平衡值2.50g/100m L,但溶解度增加效果仍然优于盐浸促溶,同时降低了企业的处理经费,减少了对环境的二次污染。工业副产石膏的盐浸与酸浸促溶工艺使其钙硫资源有效的与不溶杂质分离,解决了目前普遍存在的杂质影响工业副产石膏资源化利用产品性能的问题,制备获得具有高附加值的化工产品,资源化利用效率高,工艺可行性强。同时,富含氯化铵与硫酸铵的盐浸液可作肥料的沙性材料,运用于碱性土壤,酸浸液可循环利用,这有效减少了工艺对环境的负荷,达到工业副产石膏生态化利用目的,具有较高的经济效益与环境效益。
【关键词】：工业副产石膏 磷石膏 脱硫石膏 异形碳酸钙 硫酸钙晶须
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ132.32
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-26
• 1.1 立题背景和立题思路11-12
• 1.2 国内外研究现状12-21
• 1.2.1 工业副产石膏综合利用的研究12-14
• 1.2.2 工业副产石膏制备碳酸钙的研究14-15
• 1.2.3 工业副产石膏制备硫酸钙晶须的研究15-16
• 1.2.4 硫酸钙可溶性研究16-19
• 1.2.5 异性碳酸钙的制备研究19-20
• 1.2.6 存在的问题及发展趋势20-21
• 1.3 选题的依据及意义21-22
• 1.4 主要研究内容22-23
• 1.5 主要研究成果23
• 1.6 主要创新点23-24
• 1.7 主要工作量24-26
• 2 工业副产石膏的矿物学特征26-32
• 2.1 工业副产石膏样品描述26-27
• 2.1.1 样品的外观形貌26
• 2.1.2 样品含水率的测定26-27
• 2.2 化学成分分析27
• 2.3 物相分析27-28
• 2.4 微观形貌28-30
• 2.5 热学性质分析30
• 2.6 颗粒学特征分析30-31
• 2.7 本章小结31-32
• 3 工业副产石膏盐浸提纯与固碳制备异形碳酸钙的工艺研究32-58
• 3.1 工业副产石膏盐浸促溶除杂机理与技术参数的确定32-38
• 3.1.1 实验32-33
• 3.1.2 结果与讨论33-38
• 3.2 盐浸液固碳制备菱面体形碳酸钙38-47
• 3.2.1 实验38-40
• 3.2.2 结果与讨论40-47
• 3.3 盐浸液固碳制备球形碳酸钙47-54
• 3.3.1 实验47-48
• 3.3.2 结果分析与讨论48-54
• 3.4 样品CaCO_3的 技术指标54-55
• 3.5 异形碳酸钙的合成机理55-56
• 3.6 本章小结56-58
• 4 工业副产石膏酸浸提纯与硫酸钙晶须的制备工艺研究58-82
• 4.1 实验58-60
• 4.1.1 实验原理58
• 4.1.2 实验试剂与仪器58-59
• 4.1.3 实验步骤59-60
• 4.2 结果与讨论60-80
• 4.2.1 盐酸浓度的影响60-65
• 4.2.2 酸浸温度的影响65-69
• 4.2.3 酸浸液循环次数的影响69-75
• 4.2.4 工业副产石膏优化条件下制备产物的分析75-78
• 4.2.5 工业副产石膏的酸浸促溶机理78-80
• 4.3 本章小结80-82
• 5 综合评价研究82-89
• 5.1 环境效益评价82-84
• 5.2 工艺应用性评价84-85
• 5.3 产品市场与经济评价85-88
• 5.3.1 异形碳酸钙85-87
• 5.3.2 硫酸钙晶须87-88
• 5.4 本章小结88-89
• 结论89-91
• 致谢91-92
• 参考文献92-100
• 攻读硕士期间发表的学术论文及研究成果100

【参考文献】

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本文编号：260373