[发明专利]一种利用制碱废液和废硫酸制高品质硫酸钙晶须的方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及硫酸钙晶须制备技术领域，具体地说，是一种利用制碱废液和废硫酸制高品质硫酸钙晶须的方法。

【背景技术】

纯碱是重要的工业原料，是生产玻璃、化学品、肥皂与洗涤剂、造纸以及许多家用消费品的基本原料。虽然发达国家和发展中国家对纯碱的消费情况不尽相同，但大致比例为：玻璃行业占纯碱消费总量的50％，化工行业占20％，轻工行业占10％，其他行业占20％。

世界上纯碱生产主要集中在美国、欧洲、中国，共占世界产能的92％。到目前为止，我国纯碱生产企业已超过52家，成为世界上最大的纯碱生产国和消费国。中国石油和化工协会提供的数据显示：2009年11月份我国纯碱产量为205.3万吨，创历史新高，同比增长21.3％；1到11月纯碱产量为1836.9万吨，同比增长7.2％。

我国是纯碱生产大国和消费大国，制碱排放的废液中富含氯化钙，蒸发利用附加值低，直接排放污染环境。制碱废液的处理历来是一个棘手的难题，每生产1吨纯碱要排放废液约10m³。以柴达木德令哈地区已建成的90万吨/年氨碱法纯碱生产装置为例，年排放量达10⁷m³的制碱废液，相当于每年废弃近100万吨的CaCl₂和34万吨的NaCl。将制碱废液直接排入湖中或就地存放，不仅浪费了大量的资源，而且对周边环境造成严重的威胁。虽然目前一些企业对制碱废液进行处理得到了工业CaCl₂，但其工业价值低，并没有多大的经济效益。若能将制碱废液中的CaCl₂转化为使用价值更高的无机盐，不仅给企业带来巨大的经济效益，而且还能保护环境。

制碱废液的新的利用方式是和硫酸反应生成硫酸钙晶须。晶须是以单晶形式生长成的一种纤维材料，具有一定的长径比、直径小、原子高度有序、强度接近于完整晶体的理论值。作为塑料、金属、陶瓷等的改性增强材料，晶须具有极佳的物理、化学性能和优异的力学性能。

目前，无机晶须材料的开发应用比较活跃。与玻璃纤维相比，无机晶须增强塑料最明显的优点在于其极高的强度、微细的尺寸，更易与树脂复合，因而更易加工，产品各向同性、外观质量优良。硫酸钙晶须以其优良的物化性能及相对低廉的造价吸引了工业界的重视，其主要性能见下表。理论上讲，晶须越长，其对基体的增强作用越大，硫酸钙晶须在这方面具有明显的优越性，见表1。

表1硫酸钙晶须主要性能

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用制碱废液和废硫酸制高品质硫酸钙晶须的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种利用制碱废液和废硫酸制高品质硫酸钙晶须的方法，具体步骤为：

(1)将废硫酸加入反应器，并加热，加热温度为40～140℃，开启搅拌；

所述的废硫酸为冶金工业或氯碱工业等产生的废硫酸，其中硫酸的质量含量为50～90％；

(2)将制碱废液CaCl₂溶液预热到40～140℃，利用蠕动泵逐步加入预热好的CaCl₂溶液；

所述的CaCl₂和硫酸的体积配比为0.5∶0.8～0.5∶3；

所述的CaCl₂溶液的温度范围为：40～140℃

(3)调节搅拌桨转速在最佳转速下进行搅拌，强化混合效果；

所述的搅拌转速为0.1～5m·s^-1；

(4)反应过程利用特殊的加热方式进行加热保温，保证加热过程热量均匀稳定，使硫酸钙晶须生长表面光滑，晶须直径小，长径比大；

所述的加热方式为水浴、油浴、砂浴、微波、电炉、酒精灯中的一种；

(5)进行反应，利用真空抽滤机进行热抽滤，得到滤饼；

所述的反应时间为10～600min；

(6)对所得滤饼进行洗涤，得到产品。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

(1)本发明原料来源广泛，原料来自于制碱工业的废液和硫酸工业的废硫酸，既解决了制碱行业和硫酸企业的废液处理问题，又可以得到晶须直径小于4μm的长径比200μm的高品质硫酸钙晶须；

(2)本发明的整个过程不用另外再加入添加剂，避免引入其他杂质；

(3)本发明的工艺流程简单，操作方便，成本低，不需要特殊的设备，易于产业化。