利用焦化废硫酸处理电石渣制建筑石膏的实验研究

本文采用包钢焦化厂排放的废硫酸和内蒙古地区PVC生产厂的废弃物电石渣为研究对象,在对二者成分分析的基础上,着重讨论了利用废硫酸与电石渣制备建筑石膏的工艺条件,并对产品的XRD、灼烧减量、凝结时间、抗折强度、抗压强度等性能进行了分析与测试,进而寻找利用废硫酸和电石渣制取建筑石膏的适宜工艺条件,实验结果表明,制得的石膏基本达到国家标准GB 9776-88对建筑石膏的指标要求。     

硫酸钙晶体自发沉淀动力学研究

建立了精确测量硫酸钙过饱和溶液在析晶过程中所有离子浓度变化的实验一计算系统。通过测定临界时间与过饱和度之间的关系,得到硫酸钙晶体的表面自由能为21.5mJ/m^2。基于热力学基本理论和经典的沉淀动力学理论,从实验测定值进一步推导出一系列临界状态时的热力学常数。无量纲时间指标Id与时间之间良好的线性关系表明：硫酸钙的析晶过程主要受扩散机制控制。     

由盐酸法浸出磷矿的氯化钙溶液制备CaSO4·2H2O晶须

建立了以盐酸法磷酸产生的氯化钙溶液为原料,在常压、较低温条件下（T<90 ℃）制备硫酸钙（CaSO₄·2H₂O）晶须的方法。考察了不同晶形控制剂对所制备CaSO₄·2H₂O晶须的形貌和长径比的影响,并利用扫描电镜和X射线衍射对样品做了分析和表征。筛选并确定了十二烷基三甲基溴化铵（DTAB）为较适宜的晶形控制剂,通过对DTAB用量、反应温度、Ca²⁺浓度等条件的优化,确定最佳的工艺条件：DTAB用量为3%（质量分数）、反应温度为90 ℃、Ca²⁺浓度为0.1 mol/L、反应时间为25 min、钙硫比（钙离子与硫酸的物质的量比）为1:1.1。此条件下,所制备的CaSO₄·2H₂O晶须长径比可达130,晶须沿平行于（040）晶面的法线方向优先生长,样品的（020）、（040）晶面衍射峰的相对强度明显增强,并依据螺旋生长定理对晶形控制剂作用机制做了初步探讨。     

二水硫酸钙溶解动力学

采用电导率法测量匀速旋转的石膏块试样(CaSO₄·2H₂O,质量分数为98%)在纯水中的溶解速率,数据采集时间间隔1 s,测试期间试样表观形状(7 cm×4 cm×2 cm)和面积(100 cm²)基本不变。在溶解过程为表面反应控制条件下,依据溶解反应动力学模型,拟合得到25、45、65、85℃下二水硫酸钙溶解反应速率常数分别为1.91×10^-8、3.46×10^-8、4.92×10^-8、7.07×10^-8 mol·cm^-2·s^-1,反应级数为1.27。经Arrhenius公式回归得到溶解反应表观活化能为19.07 kJ·mol^-1。本实验方法排除了溶解过程试样面积不确定因素,拟合得到的模型参数使动力学方程计算值与实验值更为吻合,更接近溶解速率理论预测文献值。     

硫磺分解氟石膏制高纯氧化钙联产硫酸的研究

氟石膏是氢氟酸生产过程中的副产品,为了变废为宝,利用硫磺为还原剂,采用两段法分解氟石膏制备硫酸和高纯氧化钙。一段反应为硫磺气化后氧化氟石膏生成硫化钙与二氧化硫,二段反应为一段反应生成的硫化钙与氟石膏高温反应生成氧化钙与二氧化硫,生成的氧化钙可用来中和废酸,也可进一步纯化后售卖,二氧化硫可用来制酸。此方法不但能实现硫、钙资源在厂区的内循环,而且能降低硫酸成本。通过热力学分析和一、二段不同反应温度及二段不同原料配比验证得到最佳反应条件为：一段反应温度为800 ℃、保温2 h;二段反应温度为1 100 ℃、保温1.5 h,反应物硫化钙与硫酸钙物质的量比为1.2:3。一段反应得到的硫化钙质量分数为83.51%,二段反应得到的氧化钙纯度为85.38%,并可进一步提纯到99.87%。硫酸生产成本估算为117.9元/t,远低于硫酸市场价格,具有较大的市场前景。     

二水硫酸钙在硫酸铵溶液中的溶解度测定

采用电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES）测定了二水硫酸钙在硫酸铵溶液中（298.15～348.15 K）的溶解度,利用E-DH方程对实验数据进行关联,总平均相对偏差为2.81%;并考察了E-UDH方程的理论预测值,与实验值对比,总平均相对偏差为4.13%。实验和理论研究结果表明：在同离子效应和盐效应协同影响下,二水硫酸钙在（NH₄）₂SO₄-H₂O体系中溶解度随硫酸铵浓度增加先降低后又增大,在298.15～348.15 K温区内,溶解度突变点硫酸铵浓度为0.07～0.08 mol·kg^-1;随溶液中硫酸铵浓度增加,温度对二水硫酸钙溶解度的影响更趋显著。研究结果对磷石膏矿化烟气CO₂的过程设计具有指导意义。     

反应结晶过程中二水硫酸钙晶粒性能

设计了CaHPO₄·2H₂O-H₂SO₄-H₃PO₄-H₂O体系结晶温度、液相SO₄^2-含量、液相P₂O₅含量、搅拌速率和结晶时间的五因素四水平正交实验,通过测量晶体平均粒径优化出平均粒径最大的工艺参数:结晶温度80℃、液相SO₄^2-含量50g·L^-1、液相P₂O₅含量260g·L^-1、搅拌速率50r·min^-1和结晶时间2h。在该工艺参数下进行结晶过程研究,通过分析液相SO₄^2-浓度和P₂O₅浓度,XRD、SEM、EDS和激光粒度分析仪表征晶体,研究发现:0~40min为反应阶段,平均粒径减小;40min之后结晶过程遵从Ostwald递变法则,从CaSO₄·0.5H₂O过渡到CaSO₄·2H₂O,平均粒径几乎不变。     

Synthesis of magnesium sulfate from seawater using alkaline industrial wastes,sulfuric acid,and organic solvents

ABSTRACT

In this study, we used three processes to synthesize magnesium sulfate from seawater. First, alkaline industrial wastes, cement kiln dust and paper sludge ash, were injected to the seawater to precipitate magnesium in the form of magnesium hydroxide (Mg(OH)₂). Then, magnesium was eluted with a small amount of H₂SO₄ to make a high concentration magnesium solution. Finally, an organic solvent was added to precipitate magnesium sulfate (MgSO₄). Over 90% of magnesium was recovered through the three processes. It is expected that 11.3 kg of magnesium sulfate (based on MgSO₄ · 6H₂O) can be synthesized from 1 ton of seawater.     

芒硝制纯碱和硫酸新工艺探讨

我国芒硝储量世界第一,大部分位于欠发达的西部地区,芒硝还是许多工业过程的副产物,大多含有环境污染物.芒硝本身利用价值低,市场容量小,开发新的利用途径具有重要意义.提出了一种芒硝制纯碱和硫酸的新工艺,它是以氧化钙和重铬酸钠水溶液为转化介质,硫酸钠先和氧化钙在重铬酸钠水溶液中反应,得到硫酸钙沉淀和铬酸钠水溶液,前者高温还原分解再生氧化钙,同时得到二氧化硫和二氧化碳,二氧化硫经转化吸收得硫酸;后者和二氧化碳反应再生重铬酸钠水溶液,同时得到碳酸氢钠沉淀,碳酸氢钠经脱铬处理制得纯碱.该工艺借鉴了工业上成熟的石膏分解制硫酸技术和铬酸钠碳化制重铬酸钠技术,具有成本低、腐蚀轻、无废物排放等特点,有望为我国丰富的芒硝资源开辟新的应用途径.     

利用废硫酸和铁矿粉生产氧化铁

以废硫酸和铁矿粉为主要原料 ,通过酸解、净化、沉淀、焙烧制备出品质优良的氧化铁产品 ,同时充分利用废硫酸资源 ,减少环境污染 ,具有较好的经济效益     

利用工业生产废酸制间苯二酚

钛白粉生产过程所产生的废硫酸经预处理、稀释后,用于间苯二胺酸性水解制备间苯二酚.考察了过渡金属盐催化剂、反应温度、时间等对间苯二酚收率的影响,结果表明在催化剂与硫酸摩尔比0.008:2、反应温度220℃,反应时间9 h条件下,间苯二酚收率达到90.2%.改进后的处理工艺能够提高产率、降低能耗和废弃物排放.该工艺不仅回收利用废硫酸以降低污染,同时具有显著的经济价值.     

磷石膏二次结晶制备硫酸钙晶须

以磷石膏和稀硫酸为原料,采用二次结晶的方法制备硫酸钙晶须,考察了各因素对结晶的影响。结果表明,制备硫酸钙晶须的最佳条件是:一次结晶阶段,反应时间15 min,硫酸w(H2SO4)15%,反应温度75℃,结晶时间6 h,在此条件下稀硫酸重复使用效果良好;使用十二烷基硫酸钠作为二次结晶阶段助晶剂,硫酸钙晶须晶型均匀、长径比达到110.53。     

Al3+、Na+和Mg2+对二水硫酸钙结晶的影响

采用CaHPO₄·2H₂O-H₂SO₄-H₃PO₄-H₂O体系模拟湿法磷酸生产过程,以磷矿浆成分为依据,在单因素条件下分别研究Al³⁺、Na⁺和Mg²⁺对结晶和CaSO₄·2H₂O水洗速率的影响。研究发现：添加Al³⁺有利于CaSO₄·2H₂O晶体粒径增加;添加Na⁺使得0.9% Na₂O含量的Na⁺引起CaSO₄·2H₂O晶体团聚,有利于水洗;Mg²⁺增加溶液黏度,严重影响晶体生长和水洗速率。通过X射线衍射、扫描电子显微镜对CaSO₄·2H₂O进行表征,发现其晶体生长符合非完整光滑突变界面模型,杂质离子影响反应速率和晶面生长速度。     

掺烧废硫酸亚铁制硫酸技术经济的讨论

硫酸法钛白配有废酸浓缩工序,废酸浓缩产生的废硫酸亚铁,绝大部分企业采用石灰中和处理,既造成资源浪费,又增加处理费用。介绍了采用掺烧新途径能使废硫酸亚铁中硫铁资源得到充分利用,并且取得显著的经济效益,以10万t/a钛白匹配30万t/a硫酸为例,年节省硫铁矿4.69万t,创产值2 292万元。     

氧化锌制备过程中废硫酸和含锌废渣的再利用

以含锌工业废渣为原料,通过用废硫酸酸浸除去铁、锰重金属等杂质,再经过滤、中和、沉淀、干燥,得到氧化锌。结果表明,当废硫酸和废渣质量比为1.5∶1.0、30℃恒温条件下,前躯体氢氧化锌经120℃～150℃干燥3 h～4 h、350℃煅烧3 h,可以得到质量分数为95.3%～97.5%的氧化锌。该工艺不仅使资源的回收再利用成为可能,而且降低了"三废"治理成本,提高了产品的市场竞争力。     

硫铁矿制酸净化工序废酸回用的探讨

为了考察硫铁矿制酸净化工序产生的废稀酸回用于湿法磷酸萃取系统的可行性问题．将经简单沉淀和经深度处理的废稀酸分剐回用于制取磷酸。结果表明,未经深度处理的废稀酸直接回用将导致磷酸产品中砷及重金属元素铅、镉的浓度明显升高,分别升高34．13、0．22、0．50倍;废稀酸经化学沉淀法深度处理后．砷及重金属元素达到GB8978--1996《污水综合排放标准》中相关指标的要求,将其回用后所得的磷酸产品中砷及重金属元素浓度不会升高。选择合适的工艺将净化工序产生的废稀酸处理达标后再回用于湿法磷酸生产系统,能够同时取得良好的经济效益和环保效益。     

吡唑啉酮分光光度法测定废硫酸中的微量三氯乙醛

研究了吡唑啉酮分光光度法测定水中三氯乙醛的原理,并将其应用到三氯乙醛副产废硫酸中微量三氯乙醛(酸)的测定中.确定了吡唑啉酮分光光度法为南通江山农药化工股份有限公司三氯乙醛废硫酸中微量三氯乙醛(酸)定量分析的最终分析方法.     

硫酸法钛白废酸利用及发展简况

简要介绍了目前中国钛白粉的生产状况以及发展前景，着重介绍了硫酸法钛白粉生产中排出的废酸的几种利用方法，并作了详细的阐述：如废酸用于钢材酸洗除锈，生产聚硫酸铝铁混凝剂，生产工业级七水硫酸镁，浓缩回收，联产红、白石膏，还原解毒铬渣。强调今后钛白发展必须树立环保治理新理念，变末端治理为全过程清洁生产，重点应放在改变矿源结构，改革生产工艺，从源头上降低“三废”的排放，并进一步提高废酸利用的资源化程度。     

萃取法分离钛白废酸中的铁

首先通过臭氧氧化作用把钛白废酸中的二价铁转化成三价铁,然后采用萃取法去除其中的三价铁。考察了络合剂（盐酸）浓度、萃取剂、萃取相比等对三价铁萃取率的影响,并初步探索了反萃法回收萃取剂及萃取剂的循环利用。结果表明：当盐酸浓度为3.4 mol/L时,几乎可完全络合溶液中的三价铁;在萃取剂磷酸三丁酯中加入苯作为稀释剂,可有效降低磷酸三丁酯的粘度,消除萃取过程中的乳化现象;磷酸三丁酯萃取三价铁的传质过程很快,2-3 min即达平衡;当萃取相比O/W（萃取剂与钛白废酸体积之比）=0.6∶1时,三价铁萃取率可达97%以上。当反萃相比W/O=4∶1时,三价铁反萃率接近100%。磷酸三丁酯经过5次萃取-反萃循环后,三价铁的萃取率没有明显下降。去除三价铁后的钛白废酸,经蒸馏浓缩到质量分数70%左右,再与浓硫酸混合后可用于钛白粉的生产,蒸馏过程中回收的盐酸循环使用。反萃出来的三价铁可作为生产铁红的原料。     

硫酸净化污水在磷酸过滤机上的应用

利用硫酸装置排放的污水,在保证污水叫（H2SO4）≤1％、舍固量〈2g／L或〈1g／L的情况下,用于磷酸系统过滤机的三洗水,污水中的固体渣随磷石膏排放,三洗后的稀硫酸可用于磷酸生产。该文介绍了技改项目实施前的可行性论证与实施运行效果,投资仅8000元,每年可回收折标硫酸400t,节约一次水4万t,减少多种费用50万元。