[发明专利]一种由炼锡废渣制备二水硫酸钙晶须的方法

说明书

技术领域

本发明涉及炼锡废渣回收利用和晶须生产工艺技术领域，特别是一种由炼锡废渣制备二水硫酸钙晶须同时获得副产品硫酸钡和二氧化硅的方法。

背景技术

近年来，随着经济的迅猛发展，国内外都不同程度地面临着锡矿石品位下降、后续资源不足、资源枯竭的困难局面；同时，在锡矿资源开发利用过程中丢弃的废渣、尾矿等又在逐年增多。锡渣的堆放，造成部分金属的不同程度氧化，处理困难。因此，综合利用炼锡炉渣，不仅可以减少资源浪费，还可以解决一系列环境问题。

目前我国硫酸钙晶须年产量在1万吨左右，未来发展趋势将以硫酸钙晶须代替现有晶须产品，应用于造纸、塑料、橡胶等行业；若持续发展涂料、建材、汽车、电子等行业，预计年需求量将超过50万吨，产值可突破十亿元；硫酸钙晶须的引入，为各产业降低了生产成本，有效提高其利润空间。因此，硫酸钙晶须的研究非常迫切。硫酸钙晶须与其它短纤维相比，具有耐高温、抗化学腐烛、韧性好、强度高、易进行表面处理、与橡胶塑料等聚合物的亲和能力强等优点，具有很好的市场价值。

硫酸钙晶须又称为石膏晶须，是硫酸钙的纤维状单晶体。国内现有的技术最常用的是以天然生石膏为原料，生产的二水、半水和无水硫酸钙晶须。硫酸钙晶须的制备方法可以分为：水压热法和常压酸化法。用来制备硫酸钙晶须的原料一般为生石膏、卤水、柠檬酸渣、电石渣、转炉渣等，这些原料的主要成分是硫酸钙化合物。

炼锡废渣是由电弧炉高温火法炼锡产生的，其主要成分是CaO·SiO₂(硅酸盐)、2CaO·Al₂O₃·SiO₂(铝方柱石)、CaSiO₃(偏硅酸钙)，钙和硅的化合物占了很大的比重，在炼锡废渣中常见的杂质元素有Al，Ba，Fe等。炼锡废渣呈白色、灰色，含铁多的呈深色，玻璃光泽比较明显，抗酸能力较差。因此，以原材料来源广泛、成本低廉的炼锡废渣为原料，生产高长径比的硫酸钙晶须是当前要研究的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术中存在的问题，提供一种由炼锡废渣制备二水硫酸钙晶须的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种由炼锡废渣制备二水硫酸钙晶须的方法，其特征是：该方法包括如下步骤：

a.预处理 火法炼锡后产生的炼锡废渣废料，利用粉碎设备将炼锡废渣原料粉碎到粒度≤75μm的粉末备用；所述的炼锡废渣中二氧化硅含量≥35％，钙含量≥40％；

b.混料 将废渣粉末放入反应器中，按照液固比20:1-25:1(mL/g)加入水得废渣浆料，控制搅拌速度，使废渣浆料充分混合均匀；

c.盐酸酸浸 将废渣浆料升温到35-45℃，加入盐酸，控制盐酸滴加速度使得体系酸度在pH值为1，盐酸滴加完毕后继续搅拌1-1.5h，反应结束后过滤，滤渣用于制备硫酸钡，滤液的主要成分是Ca²⁺、Ba²⁺的氯化物和活性二氧化硅；所述盐酸的浓度为250-300g/L，优选275g/L，盐酸的体积为水量的0.12-0.15倍；

d.脱Ba²⁺除杂、过滤 将步骤c制备的滤液在35-45℃保温，加入硫酸除去Ba²⁺，硫酸滴加完后继续搅拌0.5-1h，过滤，所得滤液的主要成分是Ca²⁺的氯化物和活性二氧化硅，固相产品用于制备硫酸钡副产品；加入的硫酸和Ba²⁺的摩尔比为1.12-1.2，硫酸的浓度为40-98wt％；所述活性二氧化硅在滤液中的含量为10-20g/L，该浓度的二氧化硅作为步骤e中的增稠剂，Ca²⁺在滤液中的含量为5-20g/L；

e.结晶 将步骤d制备的滤液升温到50-60℃，控制搅拌速度为150-200r/min，向滤液中加入硫酸，加料完毕后继续搅拌2-2.5h后，以一定速率降温到10-20℃，有晶体析出，陈化2-2.5h；加入的硫酸和Ca²⁺的摩尔比为1.12-1.2，硫酸的浓度为40-49wt％，每升滤液硫酸的加料速度为1-20mL/min；

f.分离、洗涤 将步骤e制备的混合液进行过滤，得到的固相产品后进行洗涤，液相产品用于制备二氧化硅副产品；

g.干燥 将步骤f制备的固相产品在60-100℃条件下干燥，得到二水硫酸钙晶须。

进一步，所述步骤b-d中任一项所述的搅拌速度为150-300r/min。

本发明具体可按照以下方法实施：