利用苦卤制取硫酸钙工艺技术研究

朱春来,陈 峥,刘素芹,李雅芙,杨树娥

(天津长芦海晶集团有限公司,天津 300450)

盐化生产工艺中,对传统的工艺技术进行革新,开辟一条新的苦卤综合利用新途径是大势所趋。通过向苦卤中加入氯化钙除硫酸根的方法对氯化钾的生产工艺进行部分调整,可降低能耗,延长蒸发刷罐周期,避免浓厚卤在体系中空运转,同时可副产二水硫酸钙,此工艺可降低氯化钾生产成本。文章就是针对副产硫酸钙的环节开展工艺技术研究,使副产品变废为宝,同时为下游具有高附加值产品的开发奠定基础。

1 实验所需原料与仪器

实验所需工业氯化钙为74.83% CaCl2·2H2O,苦卤。苦卤成分见表1。

实验所需仪器。四口烧瓶,烧杯,量筒,电热套,蛇管冷凝器,潜水泵,天平,水环真空泵,抽滤瓶,布氏漏斗,恒温干燥箱,托盘及其它检测设备等。

实验过程。取一定量的苦卤,按照一定比例加入二水氯化钙反应,过滤得滤液1和钙饼1,钙饼1再经过洗涤得湿品硫酸钙,洗水循环往复使用,湿品硫酸钙再经干燥得干品二水硫酸钙。采用的工艺流程见图1。

图1 工艺流程简图Tab.1 Process flow diagram

2 实验数据分析

2.1 不同洗涤工艺实验研究情况

2.1.1 三次洗涤、三倍水量

将反应过滤制得的钙饼1进行三次洗涤,一次洗涤用上一批次的一次洗水,二次洗涤用上一批次的二次洗水,三次洗涤用钙饼1质量的三倍水量洗涤,如此反复实验。实验所得数据见表2、表3。

表2 实验数据及检测数据记录表Tab.2 Table of experimental data and testing data record

表3 实验数据及检测数据记录表Tab.3 Table of experimental data and testing data record

2.1.2 三次洗涤、两倍水量

将反应过滤制得的钙饼1进行三次洗涤,一次洗涤用上一批次的一次洗水,二次洗涤用上一批次的二次洗水,三次洗涤用钙饼1质量的两倍水量洗涤,如此反复实验。实验所得数据见表4、表5。

表4 实验数据及检测数据记录表Tab.4 Table of experimental data and testing data record

表5 实验数据及检测数据记录表Tab.5 Table of experimental data and testing data record

2.1.3 两次洗涤、三倍水量

将反应过滤制得的钙饼1进行两次洗涤,一次洗涤用上一批次的一次洗水,二次洗涤用钙饼1质量的三倍水量洗涤,如此反复实验。实验所得数据见表6、表7。

表6 实验数据及检测数据记录表Tab.6 Table of experimental data and testing data record

表7 实验数据及检测数据记录表Tab.7 Table of experimental data and testing data record

2.1.4 两次洗涤、两倍水量

将反应过滤制得的钙饼1进行两次洗涤,一次洗涤用上一批次的一次洗水,二次洗涤用钙饼1质量的两倍水量洗涤,如此反复实验。实验所得数据见表8、表9、表10。

表8 实验数据及检测数据记录表Tab.8 Table of experimental data and testing data record

表9 实验数据及检测数据记录表Tab.9 Table of experimental data and testing data record

表10 实验数据及检测数据记录表Tab.10 Table of experimental data and testing data record

2.2 洗涤次数和洗涤水量的确定

为了确定洗涤工艺,分别对钙饼1开展了三次洗涤、三倍水量;三次洗涤、两倍水量;两次洗涤、三倍水量和两次洗涤、两倍水量四种洗涤工艺的研究。通过获得的湿品硫酸钙和干品硫酸钙产品的含纯比较来确定洗涤工艺。具体数据见表11。

表11 不同洗涤工艺产品对比Tab.11 Comparison of products from different washing processes

通过表11可以看出,对钙饼1的洗涤,过多的洗涤次数和洗涤水量对产品质量影响不大,因此从简化操作,降低水消耗上考虑,取两次洗涤、两倍水量为最佳。

2.3 干燥温度的确定

针对二水硫酸钙化学性质通过文献搜索,只搜到128 ℃时失1.5 H2O,至于什么温度下开始失结晶水文献上未搜到信息。通过大量查找文献和各厂家质量标准,二水硫酸钙的干燥实验进行了100、45、40 ℃分别干燥3 h的研究,实验数据见表12。

表12 不同干燥温度对产品的影响Tab.12 Influence of different drying temperatures on products

通过对表12数据分析,100 ℃和45 ℃的产品含纯几乎都超过了100%,分析其原因为干燥过程中除去游离水被干燥去除外,还有部分结晶水被干燥掉。40 ℃干燥的3 h从产品质量分析上看,含纯基本在95%以上,经过分析没有结晶水失去,因此,干燥温度确定为40 ℃为宜。

2.4 二水硫酸钙粒径分析

经检测,湿品硫酸钙粒径分布,检测结果平均粒径为17.562 μm,见图2。

图2 湿品硫酸钙粒径分布图Fig.2 Particle size distribution map of wet calcium sulfate

根据各项研究结果,工业化生产时,滤布孔径不低于5 μm为宜。

3 实验结论

由上述实验数据分析可以得出如下结论:

1)钙饼1洗涤工艺确定为两次洗涤、两倍水量为宜。

2)湿品二水硫酸钙干燥温度为40 ℃,干燥时间3 h。

3)二水硫酸钙平均粒径为17.562 μm。

4)湿品中CaSO4·2H2O含量能达到85%以上。

5)干品中CaSO4·2H2O含量能达到95%以上。