重結(jié)晶提純低品位天然石膏或石膏尾礦的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高純石膏制備領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種重結(jié)晶提純低品位天然石膏或石膏尾礦的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]天然石膏是中國(guó)的優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)之一，已探明的儲(chǔ)量有1000億噸，居世界第一位，隨著我國(guó)建筑業(yè)和建材工業(yè)的迅猛發(fā)展，對(duì)石膏的需求越來(lái)越大，同時(shí)對(duì)石膏的純度要求也越來(lái)越高。與此同時(shí)，高品位石膏資源逐漸減少，因此充分開(kāi)發(fā)和利用低品位石膏或石膏尾礦資源越來(lái)越受到重視。而低品位天然石膏或石膏尾礦因其含有雜質(zhì)成分復(fù)雜、級(jí)配較差，純度較低，為低品位天然石膏或石膏尾礦資源化利用造成了障礙。石膏尾礦若不被利用即成為工業(yè)廢棄物，占用土地，污染環(huán)境，給環(huán)境和社會(huì)造成了污染，同時(shí)也給企業(yè)造成了負(fù)擔(dān)，如果能夠合理的利用石膏尾礦，不僅對(duì)環(huán)境和社會(huì)有利，也能給企業(yè)減輕負(fù)擔(dān)，提高經(jīng)濟(jì)效益。
[0003]目前尚沒(méi)有一種有效的方法能夠除去低品位天然石膏或石膏尾礦中的雜質(zhì)，低品位天然石膏或石膏尾礦的潛在應(yīng)用價(jià)值很大，在建筑建材業(yè)中生產(chǎn)熟石膏、粉刷石膏、石膏砌塊、紙面石膏板、石膏空心板、自然平地面石膏漿料、水泥緩凝劑等，農(nóng)業(yè)方面用于生產(chǎn)化月巴、改良鹽堿土壤等，低品位天然石膏或石膏尾礦經(jīng)提純經(jīng)處理后可用于生產(chǎn)高強(qiáng)半水石膏、硫酸鈣晶須等附加值高、市場(chǎng)潛力巨大的產(chǎn)品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]低品位石膏礦現(xiàn)有的提純方法主要有破碎、分級(jí)方法和復(fù)分解法。破碎、分級(jí)方法工藝復(fù)雜、提純效果不理想，且難以完全除去雜質(zhì)離子。復(fù)分解法利用石膏和碳酸氫銨的復(fù)分解反應(yīng)提純石膏，雖然提純效果好，但其成本高，有副產(chǎn)物。利用重接晶法提純脫硫石膏采用了酸洗步驟，需要消耗大量酸，導(dǎo)致成本升高。對(duì)于石膏尾礦的提純方法，目前還未見(jiàn)報(bào)道。
[0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供了重結(jié)晶提純低品位石膏或石膏尾礦的方法，該方法主要包括破碎、篩分、溶解、結(jié)晶、水洗、干燥六個(gè)步驟。將低品位石膏或石膏尾礦進(jìn)行破碎、篩分，然后將其加入到特定溶度的酸中，加熱到一定溫度使其全部溶解，趁熱進(jìn)行固液分離除去未溶解固相雜質(zhì)，將液相于較低溫度下冷卻重結(jié)晶、固液分離，將濾餅水洗、烘干，即得高純石膏。溶解、結(jié)晶過(guò)程中的液相可重復(fù)使用。按照本發(fā)明所提供的方法，選取適當(dāng)?shù)脑狭６取⒐桃罕?、溫度、酸濃度，溶解、結(jié)晶一定時(shí)間可制得純度較高的石膏，顯著改善了石膏品位或性能。
[0006]本發(fā)明的重結(jié)晶提純低品位天然石膏或石膏尾礦的方法，包括以下步驟:
[0007]I)粉碎篩分:將低品位石膏礦或石膏尾礦破碎篩分，獲得礦渣；
[0008]2)溶解:將步驟I)所得礦渣用過(guò)量的酸在50?80°C下溶解，溶解后過(guò)濾收集濾液，獲得硫酸鈣浸出液；
[0009]3)結(jié)晶:將步驟2)獲得的硫酸鈣浸出液在O?25°C下結(jié)晶析出晶體，過(guò)濾后獲得硫酸1?晶體濾餅；
[0010]4)水洗干燥:將硫酸鈣晶體濾餅水洗后干燥制得高純石膏，提純后獲得的高純石膏中二水硫酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)97.0%?99.5%。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的制備硫酸鈣晶須的方法，所述低品位石膏礦或石膏尾礦為石膏含量低或開(kāi)采加工后的不能直接用于合成硫酸鈣晶須的石膏礦，其中SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30.2%?40%，二水硫酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%?85%。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的制備硫酸鈣晶須的方法，步驟I)所述低品位石膏或石膏尾礦采用粉碎機(jī)粉碎，粉碎的粒徑< 120目。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的制備硫酸鈣晶須的方法，步驟2)溶解過(guò)程中所使用的酸為鹽酸、硝酸或兩者混合物。優(yōu)選地，所述鹽酸溶液為0.5?1.5mol/L ;所述硝酸溶液濃度為0.5?1.5mol/L，所述酸溶液可以循環(huán)使用。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的制備硫酸鈣晶須的方法，步驟2)溶解過(guò)程中礦渣與酸溶液的質(zhì)量比為2:100 - 8:100 ;優(yōu)選地，步驟2)溶解時(shí)間為2?1h0
[0015]根據(jù)本發(fā)明的制備硫酸鈣晶須的方法，步驟3)結(jié)晶時(shí)間只要滿足結(jié)晶完全即可，優(yōu)選地，所述結(jié)晶時(shí)間為12?24h。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的制備硫酸鈣晶須的方法，步驟4)所述干燥過(guò)程的溫度為40?60°C，干燥時(shí)間為2?12h。
[0017]本發(fā)明相對(duì)于低品位石膏提純的方法而言，工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品純度高；相對(duì)于重結(jié)晶法提純脫硫石膏，本發(fā)明省去了酸洗步驟，簡(jiǎn)化了工藝，降低了成本。所以本發(fā)明提供的提純方法能有效地解決現(xiàn)有提純方法工藝復(fù)雜、成本高、提純效果不理想的技術(shù)難題，可以大大地降低生產(chǎn)成本，具有較好的產(chǎn)業(yè)化前景。
[0018]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn):
[0019](I)產(chǎn)品純度高、性能好:重結(jié)晶法是利用硫酸鈣在特定酸溶液中的溶解度隨溫度變化顯著的特點(diǎn)進(jìn)行提純，能將石膏全部溶解和析出，將雜志除去。獲得的石膏產(chǎn)品純度高，性能好?？朔爽F(xiàn)今低品位石膏或石膏尾礦的提純問(wèn)題，提高石膏的應(yīng)用性能，擴(kuò)展其應(yīng)用范圍，從而達(dá)到解決由于低品位石膏或石膏尾礦利用率低而造成的環(huán)境問(wèn)題和社會(huì)問(wèn)題的目的。
[0020](2)本發(fā)明不用酸洗，且所用酸溶液可以重復(fù)使用，降低成本:本方法所用鹽酸或硝酸可以循環(huán)利用，降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。
[0021](3)本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，操作方便，成本低，是整個(gè)反應(yīng)過(guò)程無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)污染。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明，這些實(shí)施例僅用于舉例說(shuō)明的目的，并沒(méi)有限制本發(fā)明的范圍。下列實(shí)施例中未注明具體條件的試驗(yàn)方法，通常按照常規(guī)條件。
[0023]實(shí)施例1
[0024]將石膏尾礦破碎，用120目篩子過(guò)篩，將15.0Og破碎后的石膏與事先配好的1.50mol/L的鹽酸溶液300ml同時(shí)加入至500mL燒杯中，將以上燒杯中溶液浸沒(méi)于80°C恒溫水浴中，恒溫并攪拌5h，反應(yīng)完成后，趁熱抽濾，并除去未溶解在鹽酸溶液中的固體殘?jiān)?，濾液轉(zhuǎn)移至500mL燒杯中，放置于室溫中冷卻結(jié)晶12h。結(jié)晶完成后抽濾、對(duì)濾餅先進(jìn)行酸洗，再水洗，然后將濾餅于50°C烘箱中干燥6h即得純度為98.54%的高純石膏產(chǎn)品6.89g。
[0025]實(shí)施例2
[0026]將低品位石膏礦破碎，用120目篩子過(guò)篩，將30.12g破碎后的石膏與事先配好的
0.5mol/L的硝酸溶液600mL同時(shí)加入至100mL燒杯中，將以上燒杯中溶液浸沒(méi)于50°C恒溫水浴中，恒溫并攪拌10h，反應(yīng)完成后，趁熱抽濾，并除去未溶解在硝酸溶液中的固體殘?jiān)?，濾液轉(zhuǎn)移至100mL燒杯中，放置于20°C環(huán)境中冷卻結(jié)晶24h。結(jié)晶完成后抽濾、對(duì)濾餅先進(jìn)行酸洗，再水洗，然后將濾餅于40°C烘箱中干燥12h即得純度為99.50%的高純石膏產(chǎn)品 14.28g
[0027]實(shí)施例3
[0028]將石膏尾礦破碎，用120目篩子過(guò)篩，將60.0Og破碎后的石膏與事先配好的
1.0moI/L的鹽酸和硝酸混合溶液900mL同時(shí)加入至100mL燒杯中，將以上燒杯中溶液浸沒(méi)于60°C恒溫水浴中，恒溫并攪拌2h，反應(yīng)完成后，趁熱抽濾，并除去未溶解在鹽酸和硝酸溶液中的固體殘?jiān)?，濾液轉(zhuǎn)移至100mL燒杯中，放置于0°C環(huán)境中中冷卻結(jié)晶18h。結(jié)晶完成后抽濾、對(duì)濾餅先進(jìn)行酸洗，再水洗，然后將濾餅于60°C烘箱中干燥2h即得純度為98.70%的高純石膏產(chǎn)品35.19go
[0029]實(shí)施例4
[0030]將石膏尾礦破碎，用120目篩子過(guò)篩，將30.12g破碎后的石膏與事先配好的1.0moI/L的鹽酸溶液500mL同時(shí)加入至100mL燒杯中，將以上燒杯中溶液浸沒(méi)于70°C恒溫水浴中，恒溫并攪拌4h，反應(yīng)完成后，趁熱抽濾，并除去未溶解在鹽酸溶液中的固體殘?jiān)?，濾液轉(zhuǎn)移至100mL燒杯中，放置于10°C環(huán)境中冷卻結(jié)晶15h。結(jié)晶完成后抽濾、對(duì)濾餅先進(jìn)行酸洗，再水洗，然后將濾餅于60°C烘箱中干燥8h即得純度為99.32%的高純石膏產(chǎn)品18.28g0
[0031]當(dāng)然，本發(fā)明還可以有多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明的公開(kāi)做出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種重結(jié)晶提純低品位天然石膏或石膏尾礦的方法，包括以下步驟: 1)粉碎篩分:將低品位石膏礦或石膏尾礦破碎篩分，獲得礦渣； 2)溶解:將步驟I)所得礦渣用過(guò)量的酸在50?80°C下溶解，獲得硫酸鈣浸出液； 3)結(jié)晶:將步驟2)獲得的硫酸鈣浸出液在O?25°C下結(jié)晶析出晶體，過(guò)濾后獲得二水硫酸1?晶體濾餅； 4)水洗干燥:將二水硫酸鈣晶體濾餅水洗后干燥制得高純石膏。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備硫酸鈣晶須的方法，其特征在于，步驟I)所述低品位石膏或石膏尾礦粉碎的粒徑< 120目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備硫酸鈣晶須的方法，其特征在于，步驟2)所述溶解過(guò)程中所使用的酸為鹽酸、硝酸或兩者混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備硫酸鈣晶須的方法，其特征在于，所述鹽酸溶液濃度為0.5?1.5mol/L ;所述硝酸溶液濃度為0.5?1.5mol/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備硫酸鈣晶須的方法，其特征在于，步驟2)溶解過(guò)程中礦渣與酸溶液的質(zhì)量比為2:100?8:100。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備硫酸鈣晶須的方法，其特征在于，步驟2)溶解時(shí)間為2 ?1h0
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備硫酸鈣晶須的方法，其特征在于，步驟3)所述結(jié)晶時(shí)間為12?24ho
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備硫酸鈣晶須的方法，其特征在于，步驟4)所述干燥的溫度為40?60°C，干燥時(shí)間為2?12h。
【專利摘要】本發(fā)明涉及高純石膏制備領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種重結(jié)晶提純低品位天然石膏或石膏尾礦的方法。本發(fā)明所述方法主要包括破碎、篩分、溶解、結(jié)晶、水洗、干燥六個(gè)步驟。將低品位石膏或石膏尾礦進(jìn)行破碎、篩分，然后將其加入到特定溶度的酸中，加熱到一定溫度使其全部溶解，趁熱進(jìn)行固液分離除去未溶解固相雜質(zhì)，將液相于較低溫度下冷卻重結(jié)晶、固液分離，將濾餅水洗、烘干，即得高純石膏。溶解、結(jié)晶過(guò)程中的液相可重復(fù)使用。按照本發(fā)明所提供的方法，選取適當(dāng)?shù)脑狭６?、固液比、溫度、酸濃度，溶解、結(jié)晶一定時(shí)間可制得純度較高的石膏，顯著改善了石膏品位或性能。
【IPC分類】C01F11-46
【公開(kāi)號(hào)】CN104528798
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410781738
【發(fā)明人】王敏, 王懷有, 趙強(qiáng), 趙有璟, 李錦麗
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院青海鹽湖研究所
【公開(kāi)日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月16日