[发明专利]一种联产α-超高强石膏和氯化钠的方法及超高强石膏

说明书

本发明提出了一种常压盐溶液法联产α‑超高强石膏和氯化钠的方法及其所得的α‑超高强石膏和氯化钠。本发明包括以下步骤：1)以纯碱厂的氯化钙废液和白炭黑工业副产的硫酸钠固体为原料，反应，沉降，得二水石膏浆液；2)固液分离，洗涤，得二水石膏，滤液送至纯碱厂，得氯化钠；3)取盐溶液和转相添加剂混合，制成转相混合溶液，添加到二水石膏中，反应，得α‑半水石膏浆液；4)固液分离，洗涤，干燥，得α‑半水石膏。本发明不仅解决了环保问题，而且生产出氯化钠产品和高价值的α‑超高强石膏，变废为宝；该方法为常压，投资少，成本低，适合大规模生产；所得α‑超高强石膏成品符合国家标准和行业标准的要求，白度高，干抗压强度大。

技术领域

本发明涉及工业废水再利用的技术领域，特别是指一种常压盐溶液法联产α-超高强石膏和氯化钠的方法及其所得的α-超高强石膏和氯化钠。

背景技术

工业上利用索尔维工艺生产纯碱，其原料为原盐和石灰石，其中为了使氨气循环使用，利用熟石灰分解氯化铵母液，因此，产生大量的氯化钙废液。这种氯化钙废液的主要成分包括12％wt的CaCl₂和5％wt的NaCl，每生产1吨纯碱约产生10m3废液，废液的排放不仅浪费资源，而且，污染环境。废液中氯化钠和氯化钙是有价值的化合物，如何将它们分离再利用，一直是世界性难题。目前各国在处理氨碱厂废液方面做了大量的研究，但总体收效甚微。随着当今环保压力的增大，急需开发一种纯碱废液中氯化钙回收利用且能制取高价值产品的新工艺。此外，中国大部分企业采用沉淀法来生产白炭黑，此过程会产生工业副产物硫酸钠，生产1吨白炭黑，可产生0.6吨硫酸钠，由于硫酸钠价格低廉，长期堆放，不仅污染环境，而且，造成资源的浪费。随着白炭黑工业的飞速发展，白炭黑工业的副产物——硫酸钠也亟待解决。

石膏是社会生产实践以及人们生活中必不可少的宝贵资源，其应用有着悠久的历史。它在自然界中主要以二水石膏(CaSO₄·2H₂O，DH)和无水硬石膏(CaSO₄，AH)存在。石膏主要包括天然石膏和化学石膏。天然石膏以石膏矿的形式存在于自然界中，随着开采量的逐年增加，储量明显下降。化学石膏为化学反应产生的石膏，是含有二水石膏的化工副产品，其中工业副产石膏占比重较高，主要有脱硫石膏、磷石膏、盐石膏、发酵工业副产石膏、乳酸石膏以及钛石膏等。

二水石膏通过加热脱水可制得半水石膏，根据制备工艺的不同所得半水石膏产品分为α型和β型半水石膏两种。α-半水石膏和β-半水石膏的生产条件不同，β-半水石膏是采用直接或间接加热法干法锻烧制得，α-半水石膏是石膏进行更特殊的处理制得。β-半水石膏强度较低，应用于陶瓷模型、石膏板、粉笔及塑模等。α-半水石膏作为一种古老的建筑材料在各个领域都有着极其广阔的应用。α-半水石膏按照抗压强度可分为：抗压强度低于25MPa的普通石膏，抗压强度在25-50MPa之间的高强石膏以及抗压强度大于50MPa的超高强石膏。α-高强石膏具有良好的力学性能、工作性能、环保性能和生物相容性，被广泛应用于精密铸造、高端建材、工艺美术、医疗、航空等领域。此外，α高强石膏还可替代传统的建筑石膏以增强产品品质，使其应用范围变得更加广泛，市场需求量更大。随着经济发展，α-高强石膏需求量不断增加的同时，对其性能要求也越来越高。但是，国内满足要求的高纯高强石膏产品很少，主要依赖进口，存在严重的供小于求的问题。

α-半水石膏的制备工艺主要包括蒸压法、加压液相法和常压水热法。蒸压法是目前应用最广泛且已经商业化的传统制备方法，该法制得α型半水石膏的强度等级偏低，并且投资大，能耗高。加压液相法是在温度为90-150℃以及压强为0.4-0.6MPa的条件下，加入添加剂进行α-半水石膏的生产，该工艺产品质量稳定并且等级高；但是，由于其投资大，能耗高，设备昂贵且规模较小，目前在国内应用范围不广，仅被少数厂家采用。常压水热法在常压和温度为95-150℃的条件下，加入转相介质，进行转相制备半水石膏，其工艺条件温和、生产能耗低、投资少，是一种较理想的制备工艺；但是，由于相关技术并不成熟，仍局限于实验室研究，无工业化生产线。随着社会需求的提高，常压水热法生产工艺将得到更充分的注意和发展。