[发明专利]一种纳米硫酸钙的制备工艺

说明书

技术领域：

本发明涉及化工领域，具体是一种采用石灰与硫酸铵为原料制备纳米硫酸钙的工艺技术。该发明技术特为采用硫酸亚铁制备氧化铁颜料过程排放的硫酸铵回收利用而开发的。

技术背景：

采用硫酸亚铁制备氧化铁系列颜料存在的主要问题是要采用大量的工业碱中和过程的酸，形成的硫酸铵难于回收处理，且附加值低，使得生产的成本偏高，不能工业化生产。

采用硫酸铵与石灰反应回收体系的氨，做到氨的循环使用，形成的石膏硫酸钙也没有多大的使用价值。

创立一种新的硫酸铵回收利用工艺技术，并实现高档硫酸钙产品的联产，大幅降低以硫酸亚铁为原料生产高档氧化铁系列颜料的生产成本，使之最终走上大工业化生产的道路，具有重要的经济价值。

发明内容

本发明技术的目的在解决上述存在的问题，做到氧化铁颜料与高品位的纳米硫酸钙的联产，实现高档氧化铁颜料与高档硫酸钙产品的最低成本化。

本发明的解决问题使用的技术方案是：

超细的纳米硫酸钙在水性环境中粒子容易长大，最终形成针状的粗硫酸钙粒子，一般采用经典的化学法在水性环境中不能制备超细的纳米硫酸钙粒子。

采用硫酸铵与氧化钙为原料，在制备的过程中引入阻变剂，阻碍超细的纳米硫酸钙粒子发生长大，干燥后最终形成纳米硫酸钙产品，解决了在水性环境中制备超细的纳米硫酸钙技术难题。

1为制备白度较高的纳米硫酸钙产品，采用的工业氧化钙含量要求在95％以上、活性高。

2采用80℃以上的热水与氧化钙反应，制备超细的氢氧化钙乳液。

3将氢氧化钙乳液过筛，将体系中的粗颗粒杂质分离，得到精制的氢氧化钙乳液。

4将精制的氢氧化钙乳液加入硫酸钙的阻变剂，得到含有阻变剂的氢氧化钙乳液。阻变剂为硬脂酸盐。

5取从氧化铁系列颜料制备过程来的硫酸铵溶液，加入含有阻变剂的氢氧化钙乳液，搅拌反应，形成纳米硫酸钙与稀氨水溶液的浆液。

(NH₄)2SO₄+Ca(OH)₂＝CaSO₄.2H2O(纳米硫酸钙)+2NH₃

6过滤水洗，得到纳米硫酸钙滤饼与稀氨水溶液，纳米硫酸钙滤饼去干燥处理，得到60-80纳米无水纳米硫酸钙成品。

7将稀氨水溶液分馏处理，得到一定浓度的氨水溶液，返回氧化铁颜料的制备系统，做到氨的循环使用。塔底流出的热废水与进入解吸塔的稀氨水溶液换热，回收费热水的余热。

本发明的工艺参数与工艺流程的确定如下：

1在搅拌槽中加入温度在80℃以上的热水，加氧化钙乳化处理，得到氧化钙含量为5％-25％的石灰乳液，优选为15％。采用200目的筛网过滤处理，得到精制的石灰乳液。

2取一定量的阻变剂与精制的石灰乳液混合处理，得到含有阻变剂的浆料体系。阻变剂为硬脂酸盐，如硬脂酸钠、硬脂酸钾等，阻变剂的用量为氧化钙用量的1％-10％，优选为2％-4％。

3将从氧化铁颜料制备过程来的硫酸铵溶液加入含有阻变剂的氢氧化钙浆料体系中，搅拌反应，形成超细的纳米硫酸钙浆体与稀氨水溶液。反应温度为常温。

4将反应完毕的纳米硫酸钙浆液过滤水洗，得到纳米硫酸钙滤饼与稀氨水溶液。

5对纳米硫酸钙滤饼干燥处理，可得到半水硫酸钙晶体或无水硫酸钙晶体产品。

6将稀氨水溶液换热升温到70-80℃后打入分馏塔分馏处理，得到氨水溶液，氨水溶液返回氧化铁颜料的制备过程，循环使用，分馏出来的氨水溶液的浓度为8％-14％，优选12％。

7从分馏塔出来的热废水进入热交换器，加热进塔的稀氨水溶液，温度从95℃下降到45℃。部分45℃的低温废水去配置氢氧化钙乳液，其它部分排放处理。

本发明技术的优越性在于：

1本发明利用以硫酸亚铁为原料制备氧化铁颜料过程形成的硫酸铵滤液废水以及廉价的工业石灰为原料，生产高品位的纳米硫酸钙，并做到了氧化铁颜料生产过程中氨的回收与循环使用，不仅本身纳米硫酸钙的制备成本明显降低，同时使得氧化铁颜料的制备成本降低。

2制备过程中引入了阻变剂，防止硫酸铵与氢氧化钙形成的超细纳米硫酸钙粒子在液相环境中长大，使得采用化学法制备超细纳米硫酸钙产品工业化生产成为可能。

本发明的重要意义是：