СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФАТА КАЛЬЦИЯ Российский патент 1994 года по МПК C01F11/46 

Описание патента на изобретение RU2023668C1

Изобретение относится к неорганической химии, в частности к технологии получения порошковидного продукта с высоким содержанием (70-90%) полуводного сульфата кальция из кислых сточных вод производства активированного бентонита, и может быть использовано в химической промышленности и в производстве строительных материалов.

Известен способ получения сульфата кальция путем взаимодействия дистиллярной жидкости содового производства с серной кислотой, содержащей органические примеси производства хлорвинила и хлорэтила [1].

Недостатками этого способа являются низкое качество получаемого продукта в связи с переходом в процесс с дистиллярной жидкостью значительного количества хлористого натрия и других примесей, что требует дополнительных процессов; многократная промывка продукта.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения сульфата кальция путем нейтрализации кислых сточных вод производства активированного бентонита известняком [2].

Недостатками этого способа являются: низкие интенсивность процесса нейтрализации и выход целевого продукта из единицы объема раствора; необеспечение нейтральной среды (рН 4-6) сточных вод с молярным отношением Al2(SO4)3 + Fe2(SO4)3 к Н2SO4 выше 0,8; использование дефицитного и дорогостоящего чистого природного известняка; высокие дисперсность и удельная поверхность продукта, приводимые к повышению водопотребности вяжущего и ухудшению его вяжущих свойств; высокое содержание связанной воды в продукте, приводящее к ухудшению вяжущих свойств последнего.

При активации бентонита, с целью повышения отбеливающей способности продукта в настоящее время стало возможным обеспечение более глубокого взаимодействия кислоты с бентонитом. Вследствие этого молярное отношение Al2(SO4)3 + Fe2(SO4)3 к Н2SO4 в жидкой фазе (также и в кислых сточных водах) повышается от традиционных значений (0,4-0,8) и доходит до 1,8. Вследствие этого подача измельченного известняка при молярном отношении СаСО3 к Н2SO4 = 1,4-1,8 [2] явно недостаточная для обеспечения нейтральной среды. В результате в фильтрате остается значительно высокое содержание нереагированных сульфатов алюминия и железа, а среда остается кислой (рН 3,5-6, табл. 1). При этом выход целевого продукта получается низким.

Целью изобретения является обеспечение нейтральной среды стоков с молярным отношением Al2(SO4)3 + Fe2(SO4)3 к H2SO4 выше 0,8, интенсификации
процесса нейтрализации, повышение выхода целевого продукта, обеспечение возможности использования его в качестве вяжущего, расширение сырьевой базы нейтрализующего агента и использование более дешевых и доступных природных материалов для этих целей.

Цель достигается тем, что в процессе нейтрализации кислых сточных вод производства активированного бентонита в качестве нейтрализующего агента применяют природные бедные гипсовые породы с содержанием СаSO4 ˙2H2O 10-49% , известняка 21-89,9%, глины 0,1-30%, а процесс нейтрализации проводят при молярном отношении СаСО3/H2SO4 = 1,81-2,8 с дальнейшей термообработкой получаемого продукта при 150-180оС в течение 30-60 мин.

Существенными отличиями являются применение в процессе нейтрализации кислых сточных вод производства активированного бентонита, в качестве нейтрализующего компонента бедные гипсовые породы, содержащие СаSO4˙ 2H2O 10-49% , известняка 21-89,9% , глины 0,1-30% при молярном отношении СаСO32SO4 = 1,81-2,8 с дальнейшей термообработкой получаемого продукта при 150-180оС в течение 30-60 мин.

Указанные условия с одной стороны обеспечивают нейтральную среду в жидкой фазе сравнительно в короткий срок (табл. 1), а с другой стороны - вследствие полного взаимодействия исходных компонентов и применения нейтрализующего агента с некоторым содержанием СаSO4˙2H2O повышается выход готовой продукции (1,3-1,7 раза), а также благодаря повышению содержания двуводного гипса в последнем до 60-90% обеспечивается возможность его использования в строительстве для производства вяжущего.

Известно, что требований на камень гипсовый для производства вяжущих веществ согласно ГОСТу 4013-61 содержание СaSO4˙ 2H2O в твердом гипсовом камне должно составлять (%) не менее для: первого сорта 90; второго сорта 75; третьего сорта 65.

Заявленные значения служат достижению цели. Так, рН среды повышается до 6,8-7,0, а содержание СаSO4˙2H2О до 60-90% за счет использования природных гипсовых пород с содержанием CaSO4˙2H2O 10-49%, известняка 21-89,9%, глины 0,1-30% при молярном отношении СаСО3/H2SO4 = =1,81-2,8. Необходимое вяжущее свойство продукта обеспечивается за счет повышения содержания двуводного гипса в продукте нейтрализации 50-90% и практически полного превращения двуводного гипса в полуводный путем термообработки его при 150-180оС в течение 30-60 мин.

Таким образом выход за пределы указанных значений нецелесообразен, так как при уменьшении содержания двуводного гипса в нейтрализующем агенте ниже нижнего предела (8%) выход целевого продукта увеличивается незначительно, а выше верхнего предела (49%) по ОСТу является пригодным для получения вяжущего (Гажа), и его дальнейшее обогащение для получения гажи становится нецелесообразным.

Содержание карбоната кальция ниже 20% нецелесообразно, так как эффективность процесса нейтрализации низкая, а выше верхнего предела (90%) - процесс замедляется, а выход продукта уменьшается, кроме того он сравнительно дефицитный.

Содержание глины в гипсовых породах ниже нижнего предела (меньше 0,1%) в природе не встречается, а при повышении верхнего предела (30%) приводит к ухудшению физико-механических показателей получаемого вяжущего.

Молярное отношение СаСO3/H2SO4 ниже 1,81 не обеспечивает нейтральной среды, а выше 2,8 в осадке остается значительное количество нереагированного карбоната кальция, что нежелательно.

Термообработка продукта ниже 150оС с продолжительностью меньше 30 мин не обеспечивает полного превращения двуводного гипса в полуводный, вследствие чего вяжущие свойства продукта ухудшаются, а при выше 180оС при продолжительности сушки более 60 мин продукт почти полностью обезвоживается, что также отрицательно влияет на качество вяжущего.

Результаты всех заявленных интервальных значений с выходом за их предельные значения и их влияние на технологические и качественные показатели процессов и продукта приведены в табл. 1-2.

На фиг. 1 показана кинетика процесса нейтрализации кислой сточной воды: 1 - известнякогипсом, 2 - известняком; на фиг. 2-ДТА природного известнякогипса; на фиг. 3 - ДТА обогащенного известнякогипса путем нейтрализации кислых стоков.

П р и м е р 1. Берут 1 л кислых сточных вод производства активированного бентонита с концентрацией, г/л: H2SO4 6,5; Al2(SO4)3 4,56; Fe2(SO4)3 1,83; CaSO4 1,9; МgSO4 1,2. Смешивают в реакторе, снабженном мешалкой, с 57,2 г известнякогипса (СаSO4˙2H2O 49%); CaCO3 21%; глина 30,0%) с размерами частиц 1-100 мкм при молярном отношении СаСО3/H2SO4 = 1,81.

Процесс ведут при комнатной температуре в течение 30 мин с последующей фильтрацией суспензии под вакуумом и сушкой осадка при 150оС в течение 60 мин. Получают 61,0 г дисперсного серо-желтого цвета вяжущего материала (рН водной вытяжки 7,0; удельный вес 2,5 г/см3, объемный вес 0,8 г/см3). По физико-механическим показателям полученный продукт полностью отвечает требованиям РСТ Арм.ССР 982-78 Гажа.

Фазовый состав продукта, мас. %: CaSO4 ˙0,5 H2O 66,82; Al(OH)3 3,41; Fe(OH)3 1,64; глина 28,13.

После фильтрации суспензии получают бесцветный, прозрачный фильтрат с рН 6,9; следующего состава, г/л: H2SO4 0,00; Al2(SO4)3 0,01; Fe2(SO4)3 0,01; CaSO4 2,0; MgSO4 1,2, который можно вернуть в цикл и использовать для промывки активированного бентонита.

П р и м е р 2. Берут 1 л кислых сточных вод производства активированного бентонита с концентрацией, г/л: H2SO4 20,0; Al2(SO4)3 25,42; Fe2(SO4)3 8,26; CaSO4 1,9; MgSO4 1,2; в реакторе, снабженном мешалкой, смешивают с 81,66 г известнякогипса (CaSO4 ˙2 H2O 28%; CaCO3 60%; глина 12%) с размерами частиц 1-100 мкм при молярном отношении СаСО3/H2SO4 = 2,4.

Процесс ведут при комнатной температуре и непрерывном перемешивании в течение 25 мин с последующей фильтрацией суспензии под вакуумом и сушкой осадка при 165оС в течение 40 мин. Получают бесцветный, прозрачный фильтрат с рН 6,9 следующего химического состава, г/л: H2SO4 0,00; Al2(SO4)3 0,11; Fe2(SO4)3 0,02; CaSO4 1,8; MgSO4 1,2 и 118,8 г серо-желтого вяжущего продукта с размерами частиц 1-100 мкм, рН водной вытяжки 7,0; удельный вес 2,5 г/см3; объемный вес 0,8 г/см3.

Фазовый состав продукта, мас.%: CaSO4˙0,5 H2O 75,8; глина 8,2; Al(OH)3 9,7; Fe(OH)3 5,7; CaCO3 0,5.

Полученный продукт по физико-механическим показателям отвечает требованиям РСТ Арм. ССР 982-78 Гажа.

П р и м е р 3. Берут 1 л кислых сточных вод производства активированного бентонита с концентрацией, г/л: H2SO4 30,0; Al2(SO4)3 49,14; Fe2(SO4)3 15,91; CaSO4 1,9; МgSO4 1,2; смешивают в реакторе, снабженной мешалкой, с 95,26 г известнякогипса (СаSO4˙2 H2O 10,0%, СаСО3 89,9; глина 0,1%) с размерами частиц 1-100 мкм при молярном отношении СаСО3/H2SO4 = 2,8. Процесс ведут при комнатной температуре и непрерывном перемешивании в течение 20 мин с последующей фильтрацией и сушкой осадка при 180оС в течение 30 мин. Получают бесцветный прозрачный фильтрат с рН 6,9 следующего состава, г/л: H2SO4 0,00; Al2(SO4)3 0,1; Fe2(SO4)3 0,02; CaSO4 1,8; МgSO4 1,1 и163,02 г серо-желтого вяжущего материала с рН водной вытяжки 7,0; удельный вес 2,53 г/см3; объемный вес 0,82 г/см3; фазовый состав, мас.%: CaSO4˙5 H2O 80,95; глина 0,06; Аl(OH)3 13,72; Fe(OH)3 5,21; CаСО3 0,06.

Полученный продукт по физико-механическим показателям отвечает требованиям РСТ 982-78 Гажа.

П р и м е р 4. Берут 1 л кислых сточных вод производства активированного бентонита с концентрацией, г/л: H2SO4 5,0; Al2(SO4)3 4,1; Fe2(SO4)3 0,8; CaSO4 1,8; MgSO4 1,1, смешивают в реакторе, снабженном мешалкой с 18,65 г известнякогипса (CaSO4˙2 H2O 47,9%; глина 0,1%; СаСО3 52%) с размерами частиц 1-100 мкм при молярном отношении СаСО3/H2SO4 = 1,9.

Процесс ведут при комнатной температуре и непрерывном перемешивании в течение 30 мин с последующей фильтрацией суспензии под вакуумом и сушкой осадка при 170оС с продолжительностью 35 мин.

Получают 23,9 г серо-желтого продукта, рН водной вытяжки 6,9; удельный вес 2,55 г/см3; объемный вес 0,8 г/см3.

Фазовый состав продукта, мас. % : CaSO4 ˙0,5 H2O 88,6; глина ≈0,1; Al(OH)3 7,9; Fe(OH)3 2,8; CaCO3 0,6. По физико-механическим показателям он полностью отвечает требованиям РСТ Арм. ССР 982-78 Гажа, а по составу согласно ГОСТ 443-61 - камень гипсовый первого сорта.

Похожие патенты RU2023668C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ БЕРЕГОЗАЩИТНОГО СООРУЖЕНИЯ 1991
  • Манукян Рима Вараздатовна[Am]
RU2022087C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ПРИМЕСЕЙ НЕФТЕПРОДУКТОВ 1992
  • Манукян Рима Вараздатовна[Am]
RU2097333C1
СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННОГО ЭКРАНА 1991
  • Манукян Рима Вараздатовна[Am]
RU2020202C1
СПОСОБ ЗАЩИТЫ ТРАВЯНОГО ПОКРЫТИЯ ОТКРЫТЫХ СПОРТИВНЫХ ПЛОЩАДОК 1989
  • Манукян Рима Вараздатовна[Am]
RU2020198C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНОГО ПОКРЫТИЯ 1991
  • Саркисян Сержик Акопович[Am]
  • Маргарян Карине Серожаевна[Am]
  • Погосян Галуст Мнацаканович[Am]
RU2026891C1
Способ получения пигмента на основе хромата свинца 1990
  • Наджарян Арам Константинович
  • Оганесян Эмма Балабековна
  • Галстян Вергине Долухановна
  • Григорян Сусанна Акоповна
  • Шахназарян Флора Суреновна
SU1784042A3
Способ обработки вспученного перлита 1980
  • Манукян Рима Вараздатовна
SU1782958A1
СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ХРОМА 1991
  • Кублановский В.С.
  • Литовченко К.И.
  • Никитенко В.Н.
  • Герасимова О.О.
  • Кислинская Г.Е.
RU2006484C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ ЩЕЛОЧНЫХ СТОЧНЫХ ВОД, НЕОРГАНИЧЕСКИЙ КОАГУЛЯНТ ДЛЯ ОЧИСТКИ ЩЕЛОЧНЫХ СТОЧНЫХ ВОД И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 1994
  • Диев В.Н.
  • Сабирзянов Н.А.
  • Яценко С.П.
  • Анашкин В.С.
  • Скрябнева Л.М.
RU2085509C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ЦИНКА 1994
  • Пинаев А.К.
RU2105728C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 023 668 C1

Реферат патента 1994 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФАТА КАЛЬЦИЯ

Изобретение относится к способам получения дисперсного гипсового продукта, обладающего вяжущими свойствами, путем нейтрализации кислых сточных вод производства активированного бентонита с применением в качестве нейтрализующего агента бедных гипсовых пород. Способ заключается в том, что кислые сточные воды производства активированного бентонита, содержащие H2SO4, Al2(SO4)3, MgSO4 , H2(SO4)3, CaSO4 , нейтрализуют природной бедной гипсовой породой состава, мас.%: CaSO4 10 - 49; CaCO3 21 - 89,9; глина 0,1 - 30 при молярном отношении CaCO3/H2SO4 = 1,81 - 2,8. После этого суспензию подвергают фильтрации и осадок сушат при 150 - 180°С в течение 30 - 60 мин. Полученный при этом продукт обладает вяжущими свойствами и может быть использован в производстве строительных материалов. 1 з.п.ф-лы, 3 ил, 2 табл.

Формула изобретения RU 2 023 668 C1

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФАТА КАЛЬЦИЯ, включающий нейтрализацию сернокислых сточных вод производства активированного бентонита известняком, последующее отделение осадка и термообработку его, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса, обеспечения нейтральной среды стоков с молярным отношением Al2 (SO4)3 + Fe2(SO4)3 к H2SO4 выше 0,8, повышения выхода целевого продукта, обеспечения возможности использования его в качестве вяжущего материала и расширения сырьевой базы нейтрализующего агента, в качестве известняка используют природные бедные гипсовые породы состава, мас. :%
Сульфат кальция 10, - 49,0
Карбонат кальция 21,0 - 89,9
Глина 0,1 - 30,0
а процесс нейтрализации проводят при молярном отношении CaCO3/H2SO4 = 1,81 - 2,80.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что термообработку продукта ведут при 150 - 180oС в течение 30 - 60 мин.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1994 года RU2023668C1

Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Авторское свидетельство СССР N 1177275, кл
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1

RU 2 023 668 C1

Авторы

Мартиросян Геворг Гвидонович[Am]

Казинян Анаит Абеловна[Am]

Даты

1994-11-30Публикация

1991-03-01Подача