[發(fā)明專利]一種用硫鐵渣制備柱狀石膏及濾液處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610003847.4
• 申請日: 2016-01-04
• 公開（公告）號: CN105668604B
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譚宏斌;賀小春;董發(fā)勤;何平;徐忠慧
• 申請（專利權(quán)）人: 西南科技大學(xué)
• 主分類號: C01F11/46
• 分類號: C01F11/46;C01G49/14
• 代理公司: 成都蓉信三星專利事務(wù)所(普通合伙)51106
• 代理人: 劉克勤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石膏，特別涉及以硫鐵渣為原料制作用于建筑、塑料、橡膠、涂料中的石膏的方法。

背景技術(shù)

近十年來，我國鉛鋅冶金保持了快速增長的勢頭，2010年，鉛鋅總產(chǎn)量達到958.10萬噸。對于年產(chǎn)10萬噸的濕法工藝生電鋅廠，若鋅精礦含鐵以8％計，則每年產(chǎn)出的硫鐵渣(主要成分的分子式為：(NH₄)₂Fe₆(SO₄)₄(OH)₁₂)約為5.3萬噸，一般就近建設(shè)渣場堆存，不但占用寶貴的土地資源，而且硫鐵渣中的重金屬，如Zn、Cu、Cd、Pb、As和Sb等，在自然堆存條件下會不斷溶出從而污染地下水和土壤[陳永明，唐謨堂，楊聲海，等.NaOH分解含銦鐵礬渣新工藝[J].中國有色金屬學(xué)報，2009，19(7)：1322-1331]。我國鉛鋅金屬產(chǎn)量已連續(xù)多年位居世界第一。在產(chǎn)品產(chǎn)能飛速發(fā)展的同時，生產(chǎn)過程中的硫鐵渣的處理問題逐步凸現(xiàn)，不僅關(guān)系到資源的綜合循環(huán)利用，而且更關(guān)系到對自然環(huán)境的影響。

石膏是硫酸鹽礦物，其化學(xué)分子式為CaSO₄·2H₂O。石膏可以脫水形成硬石膏，在自然界中他們都呈一種亞穩(wěn)定狀態(tài)，在一定條件下可互相轉(zhuǎn)化。天然石膏主要價值是它在不同溫度條件下加熱,其煅燒產(chǎn)物具有不同的特征。如將天然石膏加熱到65～70℃時開始脫水,變成半水石膏；加熱到200℃以內(nèi)逐漸脫水,半水石膏部分變?yōu)闊o水石膏,但與水接觸很快凝結(jié)變?yōu)槎啵患訜岬?00～300℃,主要成為無水石膏,凝結(jié)變慢,但強度增大；加熱到300～450℃時的產(chǎn)物為無水石膏,凝結(jié)變快,但強度較低；加熱到400～700℃之間,化學(xué)成分不變,成為一種新變種——“燒死”石膏,其極難溶于水,加水后也不凝結(jié)；繼續(xù)加熱到800℃時,無水石膏變得凝結(jié)緩慢和硬化；加熱到800～1000℃時,生成游離石灰,獲得正常的極有價值的普通煅燒石膏；石膏主要作石膏的預(yù)制品,如石膏板、墻體構(gòu)件、隔熱筒瓦、建筑裝飾品等。石膏建筑制品具有防火、隔熱、吸音、收縮率小和可釘、可鋸、可粘結(jié)及體重輕、抗震性能好等特點[石膏的特征及用途[J].山東國土資源，2005，21B：46]。

綜上所述，如何將硫鐵渣變?yōu)橛杏玫氖啵哂兄匾饬x。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用硫鐵渣為原料制備柱狀石膏的方法，可解決硫鐵渣的環(huán)境問題，變廢為寶，獲得性能較好的柱狀石膏，還可獲得硫酸鐵化工原料。還可解決生產(chǎn)過程中的濾液污染。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種用硫鐵渣制備柱狀石膏的方法，其特征在于，依次包括下述步驟：

A、硫鐵分離 在硫鐵渣中加入水、表面變質(zhì)劑和分解劑，在60℃加熱攪拌2小時后，加入硫酸，得到硫酸鈣沉淀和硫酸鐵溶液，過濾、分離；其中，表面變質(zhì)劑為松香皂、烷基苯磺酸鈉、木質(zhì)素磺酸鈉、聚羧酸鈉或氧化石蠟皂，加入量為硫鐵渣質(zhì)量的0.1-5％；分解劑為石灰、電石渣中的一種，加入量為硫鐵渣10-20％；

B、柱狀石膏的制備 在帶冷凝回流裝置的燒瓶中加入硫酸鈣沉淀、雜質(zhì)屏蔽劑、形貌生長控制劑，在90-120℃反應(yīng)1-3h后，過濾、洗滌、烘干得到柱狀石膏和濾液；

C、濾液處理：在B步驟所得的濾液中加入沉淀劑，得到沉淀產(chǎn)物，過濾后的濾液可循環(huán)利用；所述的沉淀劑為淀粉、明膠、羥甲基纖維素中的一種；加入量為溶液質(zhì)量的1％。

上述方法中：步驟A中水的加入量為鐵礬渣質(zhì)量的1000-2000％；雜質(zhì)屏蔽劑為甘油、三羥甲基丙烷、三乙二醇中的一種，加入量為硫鐵渣質(zhì)量500-1000％；形貌生長控制劑為溴化十六烷基三甲銨、丁二酸、十二烷基磺酸鈉中的一種，加入量為硫鐵渣質(zhì)量1-10％。

硫鐵渣，由于含硫，如直接做為煉鐵原料，在煉鐵過程中，將產(chǎn)生二氧化硫污染空氣；部分硫可殘留在鐵中，使鐵性能下降，該渣不能直接用于煉鐵。硫鐵渣，直接加酸，很難分解，加入石灰、電石渣容易分解，得到硫酸鈣、氫氧化鐵和氨氣，氨氣可返回?zé)掍\系統(tǒng)。氫氧化鐵容易溶于硫酸溶液，得到硫酸鐵；硫酸鈣在硫酸中的溶解度較低，從而容易實現(xiàn)鐵和鈣的分離；表面變質(zhì)劑可改善物質(zhì)的表面性能，有利于分散，避免團聚；雜質(zhì)屏蔽劑可避免雜質(zhì)在溶劑中溶解，減少雜質(zhì)對石膏生長的影響，形貌生長控制劑可改善石膏的生長行為，得到柱狀石膏；在濾液中加入沉淀劑，有利于固體顆粒的聚集、沉淀，便于溶劑過濾。