硫酸鈣溶解行為初探

1、硫酸鈣溶解行為初探陳魁向蘭(清華大學(xué)化工系北京100084)摘要:工業(yè)氯化鉀的除鈣是一個至今尚未解決的技術(shù)難題其核心是硫酸鈣的增溶。為此文章探討了硫酸鈣在鹽酸及碳酸氫銨—鹽酸體系的溶解行為。結(jié)果表明:在0～2.5molL范圍內(nèi)增加鹽酸濃度可在一定程度增溶硫酸鈣但最大酸溶率低于15%采用碳酸氫銨—鹽酸物相轉(zhuǎn)化再酸溶的方法則可使88%的硫酸鈣轉(zhuǎn)化成碳酸鈣總?cè)茆}率達到91%硫酸鈣的物相轉(zhuǎn)化(硫酸鈣→碳酸鈣)是增溶主要途徑。關(guān)鍵詞:硫酸鈣碳酸鈣

2、轉(zhuǎn)化溶解中圖分類號:TQ132文獻標識碼:A文章編號:16736850(2007)02000103StudyonTheDissolutionofCalciumSulfateCHENKuiXIANGLan(DepartmentofChemicalEngineeringTsinghuaUniversityBeijing100084China)Abstract:ThedissolutionofCaSO4inHClsolutionNH4HCO3

3、HClsystemwasdis2cussedinthispapertotrytofindawaytoincreasethesolubilityofCaSO4whichisthekeypointftheremovalofCaSO4(impurity)fromtheindustrialKCl.TheexperimentalresultsindicatedthatthedissolutionofCaSO4inHClsolutionwaslow

4、erthan15%eventhoughtheincreaseoftheHClconcentrationfrom0molLto2.5molLwasfavablefthedissolutionofCaSO4.ThedissolutionofCaSO4canreachupto91%ifCaSO4wasreactedinNH4HCO3solutionfollowedbythedissolu2tioninHClsolution.Theincrea

5、seoftheCaSO4dissolutionwasattributedmainlytotheconversionof88%CaSO4toCaCO3.Keywds:calciumsulfatecalciumcarbonateconversiondissolution收稿日期:20061106作者簡介:陳魁(1982)男碩士研究生。1前言我國是農(nóng)業(yè)大國也是缺鉀國家每年要花大量外匯進口優(yōu)質(zhì)鉀肥[1]。國內(nèi)鉀肥產(chǎn)量的23產(chǎn)自青海察爾汗鹽湖該地

6、區(qū)鉀資源特點是多組分伴生尤以硫酸鈣含量較高(2%～10%)。生產(chǎn)過程中硫酸鈣與氯化鉀共存于固相嚴重影響工業(yè)氯化鉀的品位[2]因此工業(yè)氯化鉀的除鈣提純成為急待解決的問題。文獻報道的除鈣方法很多。從溶液中除可溶鈣可加入沉淀劑[3～4](硫酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽)或絮凝劑(硫酸鐵、硫酸鋁、聚丙烯酰胺)使鈣離子沉淀、絮凝再用過濾、沉降或離心等方式除去。除固相硫酸鈣可采用加鰲合劑[5](EDTA)增溶、或加強堿[6]將硫酸鈣轉(zhuǎn)化為氫氧化鈣再酸溶除去

7、這些方法的缺點是成本較高、除鈣條件比較苛刻難用于工業(yè)氯化鉀的除鈣。利用硫酸鈣與氯化鉀的比重差異采用離心方式也可除去部分硫酸鈣但對微量鈣的除去效果欠佳。氯化鉀在生產(chǎn)過程中均處于飽和狀態(tài)固態(tài)氯化鉀與硫酸鈣始終共存。從工業(yè)角度考慮需要在維持高氯化鉀收率前提下盡可能除去硫酸鈣其核心技術(shù)問題是用經(jīng)濟的方式使硫酸鈣增溶。經(jīng)過長期摸索我們提出了采用廉價的碳酸氫銨和鹽酸為原料采用物相轉(zhuǎn)化兩步除鈣的新技術(shù)[8]目前已在現(xiàn)有氯化鉀生產(chǎn)線上試車成功。本論文就

8、該技術(shù)涉及的核心問題—硫酸鈣的溶解進行討論比較了硫酸鈣在鹽酸及碳酸氫銨—鹽酸體系的溶解行為初步探討了相關(guān)的過程規(guī)律。1第36卷第2期鹽業(yè)與化工圖4碳酸氫銨濃度對生成物形貌的影響圖5顯示了碳酸氫銨濃度對硫酸鈣溶解率的影響。實驗中控制鹽酸濃度2.44molL?？瞻讓嶒炛辛蛩徕}經(jīng)水溶和酸溶后溶解率僅為21.1%先加入碳酸氫銨進行物相轉(zhuǎn)化再加鹽酸進行酸溶處理后硫酸鈣溶解率顯著增加。碳酸氫銨濃度越大硫酸鈣溶解率越高當(dāng)碳酸氫銨濃度高于1.54mol

9、L硫酸鈣溶解率穩(wěn)定在91%左右略高于前述88%的鈣轉(zhuǎn)化率說明物相轉(zhuǎn)化(硫酸鈣→碳酸鈣)是溶鈣主要途徑。上述結(jié)果表明:本文提出的碳酸氫銨—鹽酸方法對硫酸鈣的增溶作用顯著可以將大部分硫酸鈣轉(zhuǎn)化成碳酸鈣后再酸溶除去。圖5碳酸氫銨濃度對硫酸鈣溶解率的影響4結(jié)論本文的研究結(jié)果表明:采用鹽酸直接溶解的方法對硫酸鈣的溶解很有限實驗條件下硫酸鈣溶解率小于15%。采用碳酸氫銨—鹽酸物相轉(zhuǎn)化酸溶的方法可以有效提高硫酸鈣的溶解能力實驗條件下88%的硫酸鈣可轉(zhuǎn)

10、化成碳酸鈣硫酸鈣總?cè)芙饴士蛇_91%硫酸鈣的物相轉(zhuǎn)化是增溶的主要途徑。[參考文獻][1]王孝峰.我國與世界鉀資源及開發(fā)利用現(xiàn)狀[J].磷肥與復(fù)肥200520(1):1013.[2]牛桂然唐宏學(xué).反浮選—冷結(jié)晶法生產(chǎn)氯化鉀浮選法除鈣研究[J].鹽湖研究200614(1):1415.[3]衛(wèi)鋒.元明粉生產(chǎn)中除鈣鎂方法簡介[J].海湖鹽與化工(現(xiàn)《鹽業(yè)與化工》)199625:2426.[4]ElaminM.ElkanziMohamedF.Cha

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13、奎.工業(yè)氯化鉀的除鈣提純方法[P].中國專利:200510086474.32006.國內(nèi)外簡訊吸附法鹵水提鋰工業(yè)試驗獲成功2006年12月14日青海鹽湖集團公司與核工業(yè)北京化工冶金研究院共同承擔(dān)的青海省重點科技攻關(guān)課題———年產(chǎn)200t碳酸鋰工業(yè)試驗項目獲得成功。該項目所采用的“吸附法鹵水提鋰技術(shù)”的問世對于提高鹽湖資源綜合利用價值意義重大在青海省科技廳組織的技術(shù)評價會上專家對“吸附法鹵水提鋰技術(shù)”的評價結(jié)論是:適合青海察爾汗鹽湖高鎂低