一種鈦石膏中鐵硫資源分別利用的方法與流程

文檔序號:18231776發布日期:2019-07-20 01:28

本發明涉及工業廢渣的資源化利用領域,具體涉及鈦石膏高質化利用。



背景技術:

我國是世界鈦資源大國,礦物類型主要為鈦鐵礦,根據2015年美國地質調查局(USGS)公布的數據,我國鈦鐵礦儲量2億噸,占全球儲量28%,排名全球第一。全國原生鈦鐵礦共有45處,主要分布在四川攀西和河北承德。根據中國有色金屬工業協會鈦鋯鉿分會與攀鋼鈦業集團的聯合統計,2014年全國共生產鈦精礦380萬噸,其中攀西地區254萬噸。

鈦鐵礦主要用于生產鈦白粉,鈦白粉的主要成分為二氧化鈦,其化學性質穩定,具有很好的著色牢度及優良的遮蓋力,被認為是目前世界上最好的白色顏料。2015年,我國鈦白粉生產總量,超過230萬噸。

工業上生產鈦白粉主要有兩種方法:氯化法和硫酸法。鈦石膏是采用硫酸法生產鈦白粉時, 為治理酸性廢水, 加入石灰石和氧化鈣中和酸性廢水而產生的廢渣, 其主要成分為二水石膏和氫氧化鐵,為保證鐵沉淀徹底,氧化鈣加入微過量,鈦石膏顯弱堿性。鈦石膏的排放不僅占用大量土地,又污染環境。由于受到雨水的沖洗,堆砌場上的鈦石膏會發生流失,同時,鈦石膏經過雨水的沖刷和浸泡,可溶性有害物質溶于水中,經水在環境中的流動和循環,會嚴重污染地表水以及地下水;另一方面,鈦石膏堆積經日曬風吹后,少部分會以粉末狀飄散于大氣中,以及沉降到可能接觸到的外物表面,既污染環境又威脅健康[李國忠,趙帥,于洋.鈦石膏在建筑材料領域的應用研究[J]. 磚瓦,2008,(3):58-60]。

螺旋給料機就是在中心軸上安裝了螺旋片,軸和螺旋片在一固定的外殼內旋轉,具有輸送原料功能的機械裝置。當改變螺旋的螺徑或者螺距時,給料機的輸送能力就會發生改變,通過給料機輸送能力的變化使原料在給料機內堆積,從而起到原料密封的作用,這就是料封 [伊曉路,張曉東,郭東彥,等.循環流化床螺旋給料器料封裝置[J].可再生能源,2004,(5):41-43]。

工業石膏為二水石膏,一般在蒸壓條件下(110-180℃)發生轉晶反應,得到半水石膏。為得到形貌可控的半水石膏,常加入轉晶劑,得到高強石膏;本發明采用緩沖劑調整溶液pH,實現半水石膏形貌調控,具有控制簡單,形貌容易控制的特點。在粒徑調控釜中采用機械攪拌和陶瓷球機械整形的方法控制石膏晶體粒徑連續分布。

由于鈦石膏含有氫氧化鐵,含水率高、不易烘干,附加值低。本專利實現鈦石膏高附加值利用,解決鈦石膏循環利用問題。



技術實現要素:

為解決現有技術存在的問題,本發明提供了一種鈦石膏中鐵硫資源分別利用的方法,同已有技術方案相比,本方法能節約生產成本,降低能耗,提高效率,具有顯著的經濟效益和社會效益。

一種鈦石膏中鐵硫資源分別利用的方法,包括以下步驟:

在鈦石膏中加入水、石膏改性劑、水改性劑攪拌均勻后,泵入物理分離器,分離得到白色鈦石膏和紅色鈦石膏;物理分離器排出的白色鈦石膏中加入pH穩定劑,在管道反應器中發生轉晶反應得到半水石膏,將半水石膏物理整形后、加入調凝劑,干燥打散得到高強石膏干粉;物理分離器排出的紅色鈦石膏,加入碳源和微生物陳化得到硫化鐵。

所述水的加入量為鈦石膏質量的100-200%。

所述的石膏改性劑為松香皂、烷基苯磺酸鈣、木質素磺酸鈣、聚羧酸鈣、氧化石蠟皂及其衍生物中的一種,加入量為鈦石膏質量的0.01-0.5%。

所述的水改性劑為桉樹油、甲基異丁基甲醇、甲酚酸中的一種,加入量為磷石膏質量的0.01-0.5%。

所述的pH穩定劑為乙醇酸鈣 、鄰苯二甲酸鈣、乙二胺四乙酸二鈉鈣、葡萄糖酸鈣中的一種,加入量為石膏質量的0.01-0.5%。

所述的管道反應器根據螺旋輸送機的原理設計。

所述的物理整形為攪拌球磨,采用錨式攪拌,并加有陶瓷球。

所述的調凝劑為仲酰胺蛋白、骨膠、改性菌絲、聚羧酸中的一種,加入量為石膏質量的0.01-0.5%。

相對于現有技術,本發明具有以下優點:

石膏改性劑可以吸附在鈦石膏表面,改善鈦石膏的表面性質,避免氫氧化鐵在石膏表面吸附,同時使石膏具有一定疏水性,并增加石膏的分散性。

水改性劑可以改變水的粘度,可在物理分離器中提高氣泡的穩定性,有利于石膏隨著氣泡上浮。

物理分離器是根據重選、浮選的原理設計,主要部件為重浮選柱。在鈦石膏中加入水、石膏改性劑、水改性劑攪拌均勻后得到的料漿,通過泵從物理分離器的進料口進入重浮選柱;空氣通過空氣入口經空氣分布板進入重浮選柱??諝膺M入重浮選柱的方式為脈動進入,使重浮選柱具有跳汰分選的作用??諝庠谥馗∵x柱中形成氣泡,石膏吸附在氣泡表面向上運動,從上出料口排除,得到白色鈦石膏。氫氧化鐵和少量石膏由于重力作用向下運動,從下部出料口排出。本設備利用物理方法,具有效率高,無二次污染的特點。另外,白色鈦石膏、紅色鈦石膏壓濾時產生的水,均可循環利用。

在石膏發生轉晶過程中,二水石膏溶解重結晶轉變為半水石膏,溶液的pH將影響半水石膏晶粒的結構和形貌,通過pH穩定劑可以穩定溶液的pH值為1.5-6.5,有利于得到等軸的晶粒。溶液pH太低容易得到無水石膏;pH太高將影響二水石膏的溶解,影響轉晶反應。另外,如果鈦石膏的pH太高可加少量的廢硫酸,降低其pH值。

管道反應器根據螺旋輸送機的原理設計,石膏通過泵從管道反應器入口進入,在螺旋葉片旋轉帶動下,向前運動,在管道反應器的出料口前,改變螺旋葉片的螺距形成料封保持反應器中的壓力穩定,反應溫度110-180℃。料封裝置根據螺旋給料器料封的原理設計,具有結構簡單,密封效果好的特點,可以保證蒸壓釜中的壓力不泄壓,具有連續出料的特點。

半水石膏在自由環境中生長容易得到粒徑大小接近的晶粒,物理整形可將部分晶粒破碎,也可將棒狀的晶粒打斷成等軸狀晶粒,得到的高強石膏粉體中半水石膏的晶粒從50nm-20μm連續分布的等軸晶粒。粒徑連續分布的晶粒在半水石膏水化后,有利于減少石膏體中的空隙,從而有利于提高石膏的強度。另外,半水石膏水化時,小晶粒為納米級先水化成二水石膏晶核,具有晶種的作用,有利于半水石膏結晶為纖維狀二水石膏,得到的二水石膏晶粒細小,相互交叉,從而提高石膏強度。

半水石膏在轉晶溫度以下,容易與水或與空氣中的水反應生成二水石膏,從而影響產品的質量和強度。在高強石膏中加入調凝劑,可阻礙半水石膏水解,保證其強度不下降。由于石膏的凝結時間較短,加入調凝劑可延長石膏凝固時間,有利于施工;本專利高強石膏的凝結時間為30-120min,具有較好的緩凝效果。仲酰胺蛋白為含有仲酰胺基團的蛋白,改性菌絲為生產青霉素或紅霉素產生的廢棄物,聚羧酸含有兩個羧基;這些緩凝劑均具有較好的緩凝作用,并且不使石膏強度下降。

干燥打散通過干燥打散機實現,該設備為耐高溫的錘式破碎機或離心破碎機和熱風爐組成,具有干燥速度快的特點。離心破碎機利用離心力將物料高速拋向沖擊板,使物料破碎。干燥打散機也可將二水鈦石膏脫水為半水建筑石膏,作為膠凝材料使用。

碳源為樹枝或秸稈、養殖場排放的廢棄物(動物糞便、皮毛、內臟等)中的一種,通過堆肥得到的,加入量為鈦石膏質量的10-30%。微生物為硫酸鹽還原菌,為常見微生物,每公斤鈦石膏中加入量為106個。硫酸鹽還原菌在厭氧條件下,將紅色鈦石膏中的石膏還原成硫化氫,硫化氫與紅色石膏中的氫氧化鐵反應得到硫化鐵,同時氫氧化鐵中的吸附水和結晶水排放出來,有利于產物的干燥。紅色鈦石膏加入碳源和微生物陳化的時間為30-300天。

硫化鐵加熱分解得到二氧化硫氣體和氧化鐵,二氧化硫氣體用于制備硫酸,氧化鐵可作為鐵礦用于煉鋼,實現鐵硫循環。

具體實施方式

以下結合具體實施例對本發明作進一步詳細說明。

(1)在鈦石膏中加入水、石膏改性劑、水改性劑攪拌均勻后,泵入物理分離器,分離得到白色鈦石膏和紅色鈦石膏。原料配方見表1。

表1

本實施例1-實施例16中,白色石膏的白度均大于60%。

物理分離器排出的白色鈦石膏中加入pH穩定劑,在管道反應器中發生轉晶反應得到半水石膏,將半水石膏物理整形后、加入調凝劑,干燥打散得到高強石膏干粉;物理分離器排出的紅色鈦石膏,加入碳源和微生物陳化得到硫化鐵。pH穩定劑、調凝劑的加入量,見表2。

表2

從實施例1-實施例16可以得出,得到的高強石膏干抗壓強度均大于75MPa;紅色鈦石膏中的石膏轉化率為100%。

本發明的實施例均可實施并能達到發明目的。本發明不限于這些實施例。

再多了解一些
當前第1頁1 2 3 
網友詢問留言 已有0條留言
  • 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊!
1
做爱视频