硫酸鎂廢水鈣鎂資源回收制備硫酸鈣和氫氧化鎂的工藝研究

范慶忠，唐東梅，郭小龍

（甘肅稀土新材料股份有限公司，甘肅 白銀 730922）

硫酸鈣是一種白色單斜結(jié)晶或結(jié)晶性粉末。無氣味，有吸濕性。128℃失去1分子結(jié)晶水，163℃全部失水。溶于酸、硫代硫酸鈉和銨鹽溶液，溶于400份水，在熱水中溶解較少，極慢溶于甘油，不溶于乙醇和多數(shù)有機(jī)溶劑。相對密度2.32。有刺激性。通常含有2個結(jié)晶水，自然界中以石膏礦形式存在[1]。

氫氧化鎂是鎂的氫氧化物，為白色晶體或粉末，難溶于水，廣泛用作阻燃劑、抗酸劑和胃酸中和劑。別名苛性鎂石，輕燒鎂砂等，氫氧化鎂在水中的懸濁液稱為氫氧化鎂乳劑，簡稱鎂乳。氫氧化鎂，難溶于水和醇，溶于稀酸和銨鹽溶液，水溶液呈弱堿性。在水中的溶解度很小，但溶于水的部分完全電離。飽和水溶液的濃度為1.9mg/L(18℃)。加熱到350℃失去水生成氧化鎂。

本工藝選用硫酸鎂廢水為原料，氫氧化鈣為中和劑，生產(chǎn)成本較低，工藝簡單，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)[2]。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試劑、儀器和分析方法

1.1.1 材料

硫酸鎂廢水：甘肅稀土新材料股份有限公司萃取線產(chǎn)出，約33g/L。

氫氧化鈣：工業(yè)級。

1.1.2 儀器

電動攪拌器：76-SA型。

聚四氟乙烯攪拌槳：10000型。

PH試紙：0.5～5.0，5.5～9.0，1～14。

燒杯：2L，100mL。

量筒：1L。

1.1.3 分析方法

原子吸收法：CaO、MgO純度

1.2 工藝流程

圖1為硫酸鎂廢水制備硫酸鈣和氫氧化鎂工藝流程。

圖1 硫酸鎂廢水制備硫酸鈣和氫氧化鎂工藝流程

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

選用甘肅稀土新材料股份有限公司（以下簡稱稀土公司）硫酸鎂廢水，采用三步法中和，第一步加入一定量的氫氧化鈣中和至pH：1.5～2.5，過濾，獲得高純硫酸鈣和硫酸鎂濾液一；第二步向硫酸鎂濾液一中加入一定量的氫氧化鈣，中和至pH：3.0～9.5，獲得含雜質(zhì)的硫酸鈣和硫酸鎂濾液二，含雜質(zhì)的硫酸鈣可通過水剝法制備高純硫酸鈣；第三步向硫酸鎂濾液二中加入一定量的氫氧化鈣，中和至pH：10.0～11.0，獲得含硫酸鈣的氫氧化鎂，若含硫酸鈣的氫氧化鎂產(chǎn)物中的氫氧化鎂純度在80%以上的話，可以直接用于稀土公司萃取線皂化[3]。

1.4 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

表1 建筑石膏化學(xué)成分 單位：%

表2 萃取線用氫氧化鎂化學(xué)成分 單位：%

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 第一步中和法制備高純硫酸鈣

采用稀土公司硫酸鎂廢水，以氫氧化鈣為中和劑，中和至pH：1.5～2.5，過濾，獲得高純硫酸鈣和硫酸鎂濾液一。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 第一步中和

由表3可知，采用氫氧化鈣為中和劑，中和至pH=2時，制備的硫酸鈣能達(dá)到建筑石膏指標(biāo)要求。

2.2 第二步中和法制備高純硫酸鈣

2.2.1 第二步中和法制備含雜質(zhì)的硫酸鈣

采用硫酸鎂濾液一，以氫氧化鈣為中和劑，中和至pH：3.0～9.5，過濾，獲得含雜質(zhì)的硫酸鈣和硫酸鎂濾液二。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 第二步中和

由表4可知，采用氫氧化鈣為中和劑，中和至pH=7時，制備的硫酸鈣較好，但還未達(dá)到建筑石膏指標(biāo)要求[4-6]。

2.2.2 水剝法制備高純的硫酸鈣

第二步中和法制備的含雜質(zhì)的硫酸鈣經(jīng)過水剝法得到高純的無鎂硫酸鈣。每次水剝攪拌10min,靜止分層8min。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 水剝法

由表5可知，采用水剝法，水剝3次以上時，制備的的硫酸鈣品質(zhì)相對最好。

2.3 第三步中和法制備含硫酸鈣的氫氧化鎂

采用硫酸鎂濾液二，以氫氧化鈣為中和劑，中和至pH：10.0～12.0，過濾，獲得含硫酸鈣的氫氧化鎂。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 第三步中和

由表6可知，采用氫氧化鈣為中和劑，中和至pH=11時，制備的硫酸鈣能達(dá)到萃取線用氫氧化鎂指標(biāo)要求。

3 結(jié)論

制備硫酸鈣和氫氧化鎂最佳工藝技術(shù)條件：硫酸鎂廢水濃度33g/l；氫氧化鈣固體粉末；三步法中和，第一步中和至pH=2，第二步中和至pH=7和水剝3次，第三步中和至pH=11。