二水硫酸鈣的生產(chǎn)方法及其生產(chǎn)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種二水硫酸鈣的生產(chǎn)方法及裝置，其將含廢硫酸的酸液與含氫氧化鈣的堿液混合，加入中和池、在旋槳的充分?jǐn)嚢柘逻M(jìn)行中和結(jié)晶，控制加入的酸液中硫酸濃度、及加入的堿液中氫氧化鈣的濃度都在0.05-0.4mol/L范圍，同時，控制中和池中混合液體的pH值為中性、及控制中和池中混合液體的留池時間在20分鐘--2小時；中和結(jié)晶后的混合液體，通過中和池后段的下部所設(shè)的出液口，輸出作過濾除水。本發(fā)明由控制液相酸堿的中和條件、使生成更有利于后續(xù)過濾的片狀晶體、并保持晶體以片狀形式長大，從而為后續(xù)過濾提供能有效減少濾后含水率的片晶，既能提高過濾效率、降低烘干成本，還能進(jìn)一步降低運(yùn)輸成本，提高運(yùn)輸效率，有力促進(jìn)再生資源的循環(huán)再利用。
【專利說明】二水硫酸鈣的生產(chǎn)方法及其生產(chǎn)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)廢硫酸液體的循環(huán)回收方法及設(shè)備，更具體地說，本發(fā)明尤其涉及一種采用中和結(jié)晶工藝循環(huán)回收工業(yè)廢硫酸液體的方法及設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]一些生產(chǎn)企業(yè)會排出含有較高濃度硫酸和較低濃度鹽酸和金屬離子的廢液。與處理磷酸廠的廢酸產(chǎn)生廢渣的過程相似，工業(yè)廢硫酸液體經(jīng)過中和處理，也生產(chǎn)出大量的硫酸鈣(石膏)廢渣。隨著國家深入推行可持續(xù)發(fā)展的國策，環(huán)保意識在廣大公民中引起的高度重視，有關(guān)環(huán)境保護(hù)、資源再生及工業(yè)廢品廢料的循環(huán)再利用等課題得到了全面重視和廣泛展開，此方面很多成果已經(jīng)用于生產(chǎn)并獲得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。其中包括對二水硫酸鈣(石膏)的開發(fā)利用也越來越廣泛，例如磷石膏，氟石膏，脫硫石膏等資源再生產(chǎn)品已經(jīng)擺脫填埋的方式，開始得到再利用。這些石膏再利用方法中較為簡單方便、且需求量大的是做為水泥中的緩凝劑。
[0003]與磷酸廠副產(chǎn)石膏廢渣類似，工業(yè)廢硫酸液體傳統(tǒng)的中和處理所得石膏基本都帶水分，水含量可高達(dá)40%，并且晶體較小，不利于烘干。由于副產(chǎn)品價值較低，出廠前的水分含量高導(dǎo)致石膏純度低、運(yùn)輸成本高的問題，在沒有低成本余熱進(jìn)行烘干處理的情況下，上述問題直接影響到再生資源的有效循環(huán)再利用，也難以解決環(huán)境污染問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是要提供一種二水硫酸鈣的生產(chǎn)方法及其生產(chǎn)裝置，其具有如下優(yōu)點(diǎn):由控制液相酸堿的中和條件、使生成更有利于后續(xù)過濾的片狀晶體、并保持晶體以片狀形式長大，從而為后續(xù)過濾提供能有效減少濾后含水率的片晶，既能提高過濾效率、降低烘干成本，還能進(jìn)一步降低運(yùn)輸成本，提高運(yùn)輸效率，有力促進(jìn)再生資源的循環(huán)再利用。
[0005]為此，本發(fā)明的技術(shù)解決方案之一是一種二水硫酸鈣的生產(chǎn)方法，其將含廢硫酸的酸液與含氫氧化鈣的堿液混合，通過中和反應(yīng)生成二水硫酸鈣，而所述酸液與堿液都加入中和池、在旋槳的充分?jǐn)嚢柘逻M(jìn)行中和結(jié)晶，控制加入的酸液中硫酸濃度、及加入的堿液中氫氧化鈣的濃度都在0.05-0.4mol/L范圍，同時，控制中和池中混合液體的pH值為中性、及控制中和池中混合液體的留池時間在20分鐘一2小時；中和結(jié)晶后的混合液體，通過中和池后段的下部所設(shè)的出液口，輸出作過濾除水。
[0006]本發(fā)明人獨(dú)特地意識到:控制液相酸堿的中和條件，可以有效控制石膏結(jié)晶過程中晶體的形狀及大小，進(jìn)而可以控制過濾后石膏的含水率；而且如果能夠得到大尺寸石膏晶片，石膏就易于過濾除水，可使過濾后的附著水含量保持在較低水平，從而有望大幅降低運(yùn)輸?shù)某杀?、降低工業(yè)廢硫酸液體處理的成本，有效減少環(huán)境污染。因此，本發(fā)明二水硫酸鈣的生產(chǎn)方法，包括控制加入中和池的酸液中硫酸濃度、及加入的堿液中氫氧化鈣的濃度都處在適當(dāng)?shù)椭捣秶?、且保持中和池中混合液體PH值為中性的情況下，實(shí)施中和結(jié)晶反應(yīng)；加之采用旋槳實(shí)施充分?jǐn)嚢?，并且采用中和池后段的下部的阻尼式出液口控制出液流速，使得混合液體在池中停留20分鐘—2小時，讓已生成晶體可充裕地接受旋槳充分?jǐn)嚢杈鶆虻幕旌弦后w中不斷產(chǎn)生的晶粒，以生成更有利于后續(xù)過濾的片狀晶體、并保持晶體以片狀形式持續(xù)長大，從而為后續(xù)過濾分離提供能有效減少濾后含水率的片晶物料，總之，本發(fā)明方法能為后續(xù)過濾提供能有效減少濾后含水率的片晶，既能提高過濾效率、降低烘干成本，還能進(jìn)一步降低運(yùn)輸成本，提高運(yùn)輸效率，從而有力促進(jìn)再生資源的循環(huán)再利用。
[0007]為進(jìn)一步提聞晶體片狀率、減少片晶物料的濾后含水率，本發(fā)明二水硫酸鈣生廣方法包括如下工藝條件改進(jìn):
[0008]控制進(jìn)入中和池的酸液中硫酸的實(shí)時濃度及堿液中氫氧化鈣的實(shí)時濃度都在
0.15-0.3mol/L 范圍。
[0009]為進(jìn)一步調(diào)控中和池中混合液體的濃度均勻性、增加片晶含量，本發(fā)明二水硫酸鈣生產(chǎn)方法包括如下工藝條件改進(jìn):
[0010]所述生產(chǎn)方法控制所述中和池中混合液體流向所述出液口的水平流速為
0.05-0.5m/s。
[0011]所述生產(chǎn)方法控制所述后段處的混合液體還部分地回流到中和池的前段，該回流量為進(jìn)液總量的1-30%。
[0012]相應(yīng)地， 本發(fā)明的另一技術(shù)解決方案是一種如上所述二水硫酸鈣的生產(chǎn)方法采用的生產(chǎn)裝置，其包括容納所述酸液的混酸池、容納氫氧化鈣溶液的堿液池、中和結(jié)晶用的中和池，混酸池出口連接有向中和池輸送酸液的酸液泵，堿液池出口連接有向中和池輸送堿液的堿液泵，而且:
[0013]所述中和池前段上部雙側(cè)設(shè)有交錯排布的酸液導(dǎo)流槽、堿液導(dǎo)流槽，所述酸液泵、堿液泵的出口分別連通各自的導(dǎo)流槽，在酸液導(dǎo)流槽、堿液導(dǎo)流槽底部規(guī)律分布有2根以上豎直深入池中的噴淋管，噴淋管周邊自上而下開設(shè)有2個以上噴淋孔；酸液與堿液噴淋管之間也雙側(cè)排列地設(shè)有攪拌用的旋槳；中和池后段的下部設(shè)有出液口，該出液口連通后續(xù)的沉淀池；
[0014]所述生產(chǎn)裝置還包括探測所述中和池中酸堿度的pH儀P1、控制堿液泵的變頻器Al、處理器；該？!1儀Pl的輸出端連接處理器的相應(yīng)輸入端，所述處理器的相應(yīng)輸出端連接該變頻器Al的受控端，而變頻器Al的控制端連接所述堿液泵的電源電路。
[0015](本申請所述器件相應(yīng)接口或相應(yīng)端口是表示:該器件具有2以上多個接口或端口 ；而與某功能電路連接的該器件的某接口或端口，即為與該功能電路相對應(yīng)的該器件的相應(yīng)接口或相應(yīng)端口。)
[0016]本發(fā)明二水硫酸鈣的生產(chǎn)裝置，采用探測中和池中酸堿度的pH儀P1、控制堿液泵的變頻器Al、處理器三者構(gòu)成的自動控制環(huán)路，從而有效控制加入中和池的酸液中硫酸濃度、及加入的堿液中氫氧化鈣的濃度都處在適當(dāng)?shù)椭捣秶⑶冶３种泻统刂谢旌弦后wPH值為中性的情況下，實(shí)施中和結(jié)晶反應(yīng)。加之采用酸液導(dǎo)流槽、堿液導(dǎo)流槽、以及導(dǎo)流槽底部的噴淋管、攪拌旋槳獲得充分混勻，以中和池后段的下部的阻尼式出液口結(jié)構(gòu)控制出液流速，使得混合液體在池中停留足夠時間，讓已生成晶體可充裕地接受旋槳充分?jǐn)嚢杈鶆虻幕旌弦后w中不斷產(chǎn)生的晶粒，以生成更有利于后續(xù)過濾的片狀晶體、并保持晶體以片狀形式持續(xù)長大，從而為后續(xù)過濾分離提供能有效減少濾后含水率的片晶物料；因此，本發(fā)明裝置能為后續(xù)過濾提供能有效減少濾后含水率的片晶，既能提高過濾效率、降低烘干成本，還能進(jìn)一步降低運(yùn)輸成本，提高運(yùn)輸效率，從而有力促進(jìn)再生資源的循環(huán)再利用，有效減少環(huán)境污染。
[0017]為進(jìn)一步提如有效控制進(jìn)入中和池的酸液喊液的實(shí)時濃度，提聞晶體片狀率、減少片晶物料的濾后含水率，本發(fā)明二水硫酸鈣生產(chǎn)裝置包括如下結(jié)構(gòu)改進(jìn):
[0018]所述生產(chǎn)裝置還包括探測所述混酸池中酸堿度的pH儀P2、控制酸液泵的變頻器A2 ;該？!1儀P2輸出端連接所述處理器的相應(yīng)輸入端，而處理器的相應(yīng)輸出端連接所述變頻器A2的受控端，變頻器A2的控制端連接所述酸液泵的電源電路。
[0019]為進(jìn)一步控制進(jìn)入中和池的酸液堿液的均勻程度，提高晶體片狀率、減少片晶物料的濾后含水率，本發(fā)明二水硫酸鈣生產(chǎn)裝置包括如下結(jié)構(gòu)改進(jìn):
[0020]所述生產(chǎn)裝置還包括連接在所述酸液泵輸出管路中的流量傳感器、連接在中和池后段向其前段輸送混合液體的回流泵、控制回流泵的變頻器A3 ;該流量傳感器的輸出端連接所述處理器的相應(yīng)輸入端，該變頻器A3的受控端連接所述處理器相應(yīng)輸出端，該變頻器A3的控制端連接回流泵的電源電路。
[0021]為進(jìn)一步提高中和池、沉淀池的沉淀分離的自動性、連貫性和整體性，提高沉淀分離效率，本發(fā)明二水硫酸鈣生產(chǎn)裝置包括如下結(jié)構(gòu)改進(jìn):
[0022]所述生產(chǎn)裝置還包括吸入口深入所述沉淀池中的料漿泵、控制該料漿泵的變頻器A4、壓濾機(jī)、設(shè)在壓濾機(jī)上的壓力傳感器；料漿泵出口連接該壓濾機(jī)入口，壓濾機(jī)的壓力傳感器輸出端連接所述處理器相應(yīng)輸入端，該變頻器A4的受控端連接所述處理器相應(yīng)輸出端，該變頻器A4的控制端連接料漿泵的電源電路。
[0023]為進(jìn)一步提聞中和池、沉淀池之間的阻尼結(jié)構(gòu)合理性，提聞晶體片狀率、減少片晶物料的濾后含水率，本發(fā)明二水硫酸鈣生產(chǎn)裝置包括如下結(jié)構(gòu)改進(jìn):
[0024]所述中和池后段出液口的過水截面積不大于其所在立面面積的10%，出液口位置不超過其所在立面高度的15%。
[0025]生產(chǎn)裝置還包括連接在所述混酸池入口上游的酸液緩沖池、連接在所述沉淀池后段的溢流口后的濾液儲存池。
[0026]試生產(chǎn)表明:本發(fā)明二水硫酸鈣的生產(chǎn)方法及裝置，能夠使得二水硫酸鈣的含水率由原來的40%以上降到20%以下，每噸產(chǎn)品的烘干成本可以降低20元，節(jié)省產(chǎn)品成本30%以上。
[0027]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為傳統(tǒng)生產(chǎn)方法及裝置生產(chǎn)的二水硫酸鈣在顯微鏡下的晶體照片。
[0029]圖2為本發(fā)明生產(chǎn)方法及裝置生產(chǎn)的二水硫酸鈣在顯微鏡下的晶體照片。
[0030]圖3為本發(fā)明二水硫酸鈣的生產(chǎn)裝置實(shí)施例結(jié)構(gòu)的主視示意圖。
[0031]圖4為圖3實(shí)施例中和池的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]如圖1，所示為傳統(tǒng)生產(chǎn)方法及裝置生產(chǎn)的二水硫酸鈣在顯微鏡下的晶體照片。用顯微鏡在500倍下觀察，可見傳統(tǒng)生產(chǎn)方法及裝置生產(chǎn)的二水硫酸鈣晶體形狀及大小如圖1，其晶體形狀為40微米左右細(xì)小的針狀，濾出的物料發(fā)粘，測得含水率約45%。【具體實(shí)施方式】
[0033]生產(chǎn)方法實(shí)施例:
[0034]如圖2，所示為本發(fā)明生產(chǎn)方法及裝置生產(chǎn)的二水硫酸鈣在顯微鏡下的晶體照片。本發(fā)明二水硫酸鈣的生產(chǎn)方法實(shí)施例，其將含廢硫酸的酸液與含氫氧化鈣的堿液混合，通過中和反應(yīng)生成二水硫酸鈣，而所述酸液與堿液都加入中和池、保持低剪切力和緩慢均勻攪拌，在旋槳的充分?jǐn)嚢柘逻M(jìn)行中和結(jié)晶，控制加入的酸液中硫酸濃度、及加入的堿液中氫氧化鈣的濃度都在0.15-0.3mol/L范圍，同時，控制中和池中混合液體的pH值為中性、及控制中和池中混合液體的留池時間在20分鐘一2小時；控制所述中和池中混合液體流向所述出液口的水平 流速為0.2m/s。控制所述中和池后段處的混合液體還部分地回流到前段作為原始晶種參與結(jié)晶反應(yīng)，該回流量為進(jìn)液總量的1_30%。
[0035]中和池后段不設(shè)攪拌和導(dǎo)流槽，利于懸浮液的結(jié)晶沉淀；中和結(jié)晶后的混合液體，通過中和池后段的下部所設(shè)的出液口，輸出作壓濾除水。壓濾除水所得本發(fā)明晶體產(chǎn)品，同樣用顯微鏡500倍下觀察其形狀及大小，如圖2可見晶體形狀為聚合片狀晶體，尺寸更大至120微米,含水率測試為12.5%，含水率大幅下降。
[0036]生產(chǎn)裝置實(shí)施例:
[0037]如圖3-4，所示分別為本發(fā)明二水硫酸鈣的生產(chǎn)裝置實(shí)施例不同視角的結(jié)構(gòu)示意圖。生產(chǎn)裝置實(shí)施例包括容納所述酸液的混酸池11、連接在所述混酸池11入口上游的酸液緩沖池10、配制氫氧化鈣溶液的配堿池20、容納氫氧化鈣溶液的堿液池21、中和結(jié)晶用的中和池30，混酸池11出口連接有向中和池30輸送酸液的酸液泵12，堿液池21出口連接有向中和池30輸送堿液的堿液泵22,而且:
[0038]所述中和池30前段上部雙側(cè)設(shè)有交錯排布的酸液導(dǎo)流槽13、堿液導(dǎo)流槽23，所述酸液泵12、堿液泵22的出口分別連通各自的導(dǎo)流槽13、23，在酸液導(dǎo)流槽13、堿液導(dǎo)流槽23底部規(guī)律分布有2根以上豎直深入池中的噴淋管14、24，噴淋管14、24周邊自上而下開設(shè)有2個以上噴淋孔(未予詳示)；酸液與堿液噴淋管14、24之間也雙側(cè)排列地設(shè)有攪拌用的旋槳31 ;中和池30后段的下部設(shè)有出液口 32，該出液口 32連通后續(xù)的沉淀池40 ;在所述沉淀池40后段的溢流口 44后連接有濾液儲存池50。所述中和池30后段出液口 32的過水截面積不大于其所在立面面積的10%，出液口 32位置不超過其所在立面高度的15% (池中箭頭表示液體流向)。
[0039]所述生產(chǎn)裝置還包括探測所述中和池30中酸堿度的pH儀P1、控制堿液泵22的變頻器Al、PLC類型的處理器33 ;該？!1儀Pl的輸出端連接處理器33的相應(yīng)輸入端，所述處理器33的相應(yīng)輸出端連接該變頻器Al的受控端，而變頻器Al的控制端連接所述堿液泵22的電源電路(未予示出)。
[0040]所述生產(chǎn)裝置還包括探測所述混酸池中酸堿度的pH儀P2、控制酸液泵12的變頻器A2 ;該pH儀P2輸出端連接所述處理器33的相應(yīng)輸入端，而處理器33的相應(yīng)輸出端連接所述變頻器A2的受控端，變頻器A2的控制端連接所述酸液泵12的電源電路(未予示出)。
[0041]所述生產(chǎn)裝置還包括連接在中和池30后段向其前段輸送混合液體的回流泵34、連接在所述酸液泵12輸出管路中的流量傳感器15、控制回流泵34的變頻器A3 ;流量傳感器15的輸出端連接所述處理器33的相應(yīng)輸入端，該變頻器A3的受控端連接所述處理器33相應(yīng)輸出端，該變頻器A3的控制端連接回流泵34的電源電路(未予示出)。
[0042]所述生產(chǎn)裝置還包括吸入口深入所述沉淀池40中的料漿泵41、控制該料漿泵41的變頻器A4、壓濾機(jī)42、設(shè)在壓濾機(jī)42上的壓力傳感器43 ;料漿泵41出口連接該壓濾機(jī)42入口，壓濾機(jī)42的壓力 傳感器43輸出端連接所述處理器33相應(yīng)輸入端，該變頻器A4的受控端連接所述處理器33相應(yīng)輸出端，該變頻器A4的控制端連接料漿泵41的電源電路(未予示出)。
【權(quán)利要求】
1.一種二水硫酸鈣的生產(chǎn)方法，其將含廢硫酸的酸液與含氫氧化鈣的堿液混合，通過中和反應(yīng)生成二水硫酸鈣，其特征在于:所述酸液與堿液都加入中和池、在旋槳的充分?jǐn)嚢柘逻M(jìn)行中和結(jié)晶，控制加入的酸液中硫酸濃度、及加入的堿液中氫氧化鈣的濃度都在0.05-0.4mol/L范圍，同時，控制中和池中混合液體的pH值為中性、及控制中和池中混合液體的留池時間在20分鐘一2小時；中和結(jié)晶后的混合液體，通過中和池后段的下部所設(shè)的出液口，輸出作過濾除水。
2.如權(quán)利要求1所述二水硫酸鈣的生產(chǎn)方法，其特征在于:控制進(jìn)入中和池的酸液中硫酸的實(shí)時濃度及堿液中氫氧化鈣的實(shí)時濃度都在0.15-0.3mol/L范圍。
3.如權(quán)利要求1所述二水硫酸鈣的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述生產(chǎn)方法控制所述中和池中混合液體流向所述出液口的水平流速為0.05-0.5m/s。
4.如權(quán)利要求1所述二水硫酸鈣的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述生產(chǎn)方法控制所述后段處的混合液體還部分地回流到中和池的前段，該回流量為進(jìn)液總量的1_30%。
5.一種如權(quán)利要求1-4之一所述二水硫酸鈣的生產(chǎn)方法采用的生產(chǎn)裝置，其包括容納所述酸液的混酸池、容納氫氧化鈣溶液的堿液池、中和結(jié)晶用的中和池，混酸池出口連接有向中和池輸送酸液的酸液泵，堿液池出口連接有向中和池輸送堿液的堿液泵，其特征在于: 所述中和池前段上部雙側(cè)設(shè)有交錯排布的酸液導(dǎo)流槽、堿液導(dǎo)流槽，所述酸液泵、堿液泵的出口分別連通各自的導(dǎo)流槽，在酸液導(dǎo)流槽、堿液導(dǎo)流槽底部規(guī)律分布有2根以上豎直深入池中的噴淋管，噴淋管周邊自上而下開設(shè)有2個以上噴淋孔；酸液與堿液噴淋管之間也雙側(cè)排列地設(shè)有攪拌用的旋槳；中和池后段的下部設(shè)有出液口，該出液口連通后續(xù)的沉淀池； 所述生產(chǎn)裝置還包括探測所述中和池中酸堿度的PH儀P1、控制堿液泵的變頻器Al、處理器儀Pl的輸出端連接處理器的相應(yīng)輸入端，所述處理器的相應(yīng)輸出端連接該變頻器Al的受控端，而變頻器Al的控制端連接所述堿液泵的電源電路。
6.如權(quán)利要求5所述二水硫酸鈣的生產(chǎn)裝置，其特征在于:所述生產(chǎn)裝置還包括探測所述混酸池中酸堿度的PH儀P2、控制酸液泵的變頻器A2 ;該pH儀P2輸出端連接所述處理器的相應(yīng)輸入端，而處理器的相應(yīng)輸出端連接所述變頻器A2的受控端，變頻器A2的控制端連接所述酸液泵的電源電路。
7.如權(quán)利要求5所述二水硫酸鈣的生產(chǎn)裝置，其特征在于:所述生產(chǎn)裝置還包括連接在所述酸液泵輸出管路中的流量傳感器、連接在中和池后段向其前段輸送混合液體的回流泵、控制回流泵的變頻器A3 ;該流量傳感器的輸出端連接所述處理器的相應(yīng)輸入端，該變頻器A3的受控端連接所述處理器相應(yīng)輸出端，該變頻器A3的控制端連接回流泵的電源電路。
8.如權(quán)利要求5所述二水硫酸鈣的生產(chǎn)裝置，其特征在于:所述生產(chǎn)裝置還包括吸入口深入所述沉淀池中的料漿泵、控制該料漿泵的變頻器A4、壓濾機(jī)、設(shè)在壓濾機(jī)上的壓力傳感器；料漿泵出口連接該壓濾機(jī)入口，壓濾機(jī)的壓力傳感器輸出端連接所述處理器相應(yīng)輸入端，該變頻器A4的受控端連接所述處理器相應(yīng)輸出端，該變頻器A4的控制端連接料漿泵的電源電路。
9.如權(quán)利要求5所述二水硫酸鈣的生產(chǎn)裝置，其特征在于:所述中和池后段出液口的過水截面積不大于其所在立面面積的10%，出液口位置不超過其所在立面高度的15%。
10.如權(quán)利要求5所述二水硫酸鈣的生產(chǎn)裝置，其特征在于:生產(chǎn)裝置還包括連接在所述混酸池入口上游的酸 液緩沖池、連接在所述沉淀池后段的溢流口后的濾液儲存池。
【文檔編號】C02F1/66GK103693670SQ201310696058
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月16日
【發(fā)明者】冉亮, 曾森時, 羅向軍 申請人:乳源瑤族自治縣東陽光化成箔有限公司