[发明专利]一种利用膨胀石墨生产废水制备半水硫酸钙晶须的方法

说明书

本发明公开了一种利用膨胀石墨生产废水制备半水硫酸钙晶须的方法，以膨胀石墨生产废水为原料，首先通过预处理将膨胀石墨粉沉淀后回收，将上清液与氯化钙进行一步反应，得到半水硫酸钙晶须。本发明的方法简单、条件温和、能耗低、原料为工业废水，极大地降低了生产成本。本方法制备的半水硫酸钙晶须纯度高、晶型好，生产过程绿色环保，无污染，并且工艺操作简单，适合工业化生产。

技术领域

本发明属于半水硫酸钙晶须制备技术领域，具体涉及一种利用膨胀石墨生产废水制备半水硫酸钙晶须的方法。

背景技术

膨胀石墨作为天然石墨的深加工产品之一，具有石墨的耐高低温、耐腐蚀、耐辐射、润滑性能好、高导热导电等优异性能，已在环境保护、化工催化、新能源、航天、机械、冶金、电力、生物医学、复合材料、军事、原子能、石油化工等领域中广泛应用。随着膨胀石墨深加工产品在国内外市场需求量日益增大，据不完全统计，目前国内具有石墨深加工企业几千家，由此石墨加工企业排放的生产废水量也在不断增加。膨胀石墨生产废水的特点是强酸性，总悬浮物含量、硫酸根离子含量高。目前常用的处理方法是加碱中和，再加絮凝剂絮凝，后沉淀分离，再加化学物质去除。这样虽然能够大大降低废水中的污染指标，但运行费用高，且达不到日益严格的环保要求，污泥处理不好易造成二次污染，为了避免对环境的污染和资源的浪费，须对膨胀石墨生成废水进行综合处理与利用。

硫酸钙晶须(calcium sulfate whisker，CSW)是硫酸钙纤维状单晶体，具有耐高温、抗化学腐蚀、易进行表面处理、绿色环保等优点，是一种绿色环保的无机材料，广泛用于环保、造纸等行业中。目前，制备硫酸钙晶须的原料主要有两大类：一类是天然石膏，另外一类是工业废渣。其中工业废渣原料包括卤渣、电石渣、氨水废液及卤水、柠檬酸渣以及磷石膏等。制备方法主要有水热法以及常压酸化法两种。发明专利CN 105401219 A公开了一种常压酸化法制备无水硫酸钙晶须的方法，这类以常压酸化法制备硫酸钙晶须的生产方法，成本低廉，制备过程中不需要高压和高温的反应条件，更易于工业化生产，但是，常压酸化法由于产率低及质量品质问题，暂时没有实现工业化。发明专利CN 104911688 A公开了一种无水硫酸钙晶须的制备方法，即利用水热法制备无水硫酸钙晶须，其生产周期较短，制备出来的硫酸钙晶须直径大，质量好，但是这类利用水热法生产硫酸钙晶须的方法，其生产设备造价高，耗能高，对人员的专业技术要求也高，生产成本比常压酸化法高很多，使得该方法的应用受到一定的限制。

发明专利CN 102618931 B公开了一种硫酸钙晶须的制备方法，将配好的矿石送到煅烧窑中煅烧，将煅烧好的氧化钙、氧化镁和稀盐酸混合制得氯化钙、氯化镁溶液，将调配好的氯化钙溶液加热到85～100℃并加入50％的稀硫酸，在不停搅拌下结晶，待晶须成长完成后过滤洗涤；将过滤洗涤到中性的硫酸钙晶须在120℃、0.4kg/cm2的压力下酸化，之后在80℃下改性10min，再过滤并在150℃、0.5kg/cm2的压力下蒸压60min，将蒸压好的硫酸钙晶须在150℃下干燥2h得硫酸钙晶须。通过该专利的方法所得产品纯度高，颜色白，品质稳定，适宜生产高纯度硫酸钙晶须。但是该专利使用的水热法，其在高温高压下进行制备硫酸钙晶须，浪费了大量能源，另外该专利还使用大量稀盐酸和稀硫酸，原料成本较高，而且易对设备和周围环境造成影响。

发明专利CN 102851739 B公开了一种硫酸钙晶须的制备工艺，是以电石泥为原料，氯化铵与电石泥反应生成氯化钙的同时再生氨，硫酸铵与氯化钙反应制备硫酸钙晶须，硫酸铵与氯化钙反应生成的氯化铵循环使用。但是，该专利使用的设备复杂，操作繁琐，使用反应釜为制备设备，维护成本较高，另外使用大量氯化铵和硫酸铵原料，成本较高，经济性较差；回收氨水过程中，在高温及强腐蚀性条件下作业，具有一定安全隐患。