[发明专利]以氟石膏为原料生产硫酸钾联产超细轻质碳酸钙的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以氟石膏为原料生产硫酸钾联产超细轻质碳酸钙的方法。

背景技术

超细轻质碳酸钙是80年代后期发展起来的一种新型超细固体材料，作为无机填料现已广泛应用于橡胶、塑料、造纸、涂料、油墨等工业产品中。轻质碳酸钙工业化生产主要方法是以石灰乳通入CO₂气体进行碳化反应所制备。硫酸钾是无色结晶体，吸湿性小，不易结块，物理性状良好，施用方便，是很好的水溶性钾肥，广泛的应用于农业、医药、食品、军工等领域。

氟石膏是氢氟酸制备过程中的副产品，CaSO₄含量达92％以上。氟石膏(CaSO₄)由于难溶于水、水化缓慢、凝结能力差、不具有早期强度等缺点，一直没有得到很好的应用。目前，部分氟石膏用作水泥的外加剂，而大部分氟石膏在稍加中和处理后就作为一种固体废弃物堆存，这不仅占用大量的土地，还污染土壤和地下水环境，对环境造成破坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种以氟石膏为原料生产硫酸钾联产超细轻质碳酸钙的方法，提高废弃物氟石膏的利用率，以实现变废为宝及对环境的保护。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种以氟石膏为原料生产硫酸钾联产超细轻质碳酸钙的方法，包括以下步骤：

①将氟石膏经热水洗涤、烘干后，粉碎成过-40～-200目筛子的氟石膏粉；

②将氟石膏粉加水配成5～50％的氟石膏料浆；

③向氟石膏料浆中加入表面活性剂，搅拌20～30分钟；再按照反应计量比加入过量5～40％的碳酸钾，密闭常温搅拌反应4～6小时；

④反应完毕后过滤，滤饼洗涤至洗水用氯化钡溶液检测无白色沉淀，干燥滤饼即得到超细轻质碳酸钙；

⑤将步骤④所述中洗涤滤饼的洗水进行回收循环利用，将循环使用后的洗水和步骤④中过滤所得到的滤液经热浓缩、冷却结晶、干燥得到硫酸钾；

⑥将结晶后所得到的溶液加热蒸干回收碳酸钾。

所述表面活性剂的加入量为氟石膏重量的0.2～5％。

步骤③所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠。

所述超细轻质碳酸钙的颗粒粒度为0.01～0.1μm。

本发明的方法将氟石膏转化为具有一定经济价值的硫酸钾，使得被作为固体废弃物堆存的氟石膏得到很好的回收利用，这不仅解决了氟石膏的废弃堆存所带来的对土地资源的浪费，及对土壤和环境的污染，而且由于采用了废弃物氟石膏为主要原料，采用本发明的方法所制得的产品硫酸钾的成本较低，因此提高了产品的市场竞争力，同时，采用本发明方法还能联产超细轻质碳酸钙，进一步的提高了氟石膏的利用率和产品的市场竞争力。在本发明的方法中对洗水的多次重复使用后再进行硫酸钾的二次提取，防止产品硫酸钾的流失，提高了产品硫酸钾的产率；而且对结晶后的溶液进行碳酸钾的回收利用，提高了原料的利用率，降低了生产的成本。

本发明的方法所涉及到的化学反应式如下：

CaSO₄+K₂CO₃→CaCO₃+K₂SO₄

该沉淀转化反应进行地较为完全。本发明的方法步骤中，对取得的氟石膏进行热水洗涤烘干，用于除去氟石膏中的一些杂质；在配制料浆之前将氟石膏进行粉碎，有利于产品轻质碳酸钙超细颗粒的形成；在反应物中加入表面活性剂，有利于控制反应生成的碳酸钙颗粒的生长速度，使得生产的轻质碳酸钙的颗粒粒度为0.01～0.1μm。

采用本发明方法制得的硫酸钾和联产的超细轻质碳酸钙，其产品的质量要优于其它方法，其产品质量的分析结果如表1、2所示，其中大部分指标均低于工业品或农业品的技术要求；而且，本发明的方法操作步骤简单易行，具有很好的经济前景和社会效益，易于推广应用。

表1利用本发明的方法所生产的超细轻质碳酸钙产品质量分析结果

表2利用本发明的方法所生产的硫酸钾产品质量分析结果

具体实施方式

实施例1

本实施例的以氟石膏为原料生产硫酸钾联产超细轻质碳酸钙的方法包括以下步骤：

①将氟石膏经热水洗涤、烘干后，粉碎成过-40目筛子的氟石膏粉；

②将氟石膏粉加水配成5％的氟石膏料浆；

③向氟石膏料浆中加入氟石膏重量的0.2％的表面活性剂，搅拌20分钟；再按照反应计量比加入过量5％的碳酸钾，密闭常温搅拌反应4小时；