含硫酸根废水钙法除硫酸根联产高性能胶凝材料成套技术应用

       处理硫酸根废水技术可广泛应用于氯碱行业、纯碱行业、制药行业等。资源化利用得到的高性能胶凝材料产品可广泛应用于建筑、模具、航空、橡胶、汽车、铸造、医疗、化妆品等领域。

一、主要技术内容

1. 基本原理        废水中硫酸根离子和氯化钙反应生成二水硫酸钙，二水硫酸钙微溶于水，在溶液中大量析出，得到的二水硫酸钙经固液分离后，溶液中硫酸根降至2g/L以下，固体部分经洗涤后利用动态转晶法制备α型半水石膏。过程中必须要加入转晶剂来调节α型半水石膏的晶形，通过转晶剂在石膏表面的吸附阻碍其C 轴方向的生长，最终生长成短柱状晶体结构，一般晶体的最佳长径比应控制在1～3。
2. 技术关键 （1）开发了盐、碱工业含硫酸根废水资源化处理的新工艺，利用廉价的钙资源与含硫酸根废水反应制备优质晶体大小、适宜的二水石膏的成套技术及装备；突破了原有含硫酸根废水冷冻法或钡法等处理工艺成本高、效益低的难题，二水石膏固液分离的母液水达标排放或直接进原厂进行回收利用；
  （2）基于该项技术，得到的二水石膏制备高性能石膏胶凝材料成套技术及装备，实现了含硫酸根废水的高效资源化处理；
  （3）全面揭示了高性能石膏胶凝材料转晶核控制机理，建立了制备理论和技术基础，研发出高效、无毒、环境友好的α型高强石膏的转晶剂；        
（4）研发出新型α型高强石膏制备工艺，解决与传统产业耦合的难题，助力于相关的产业升级和节能降耗；
  （5）实现关键工艺装备国产化，历时近10年研发出石膏高效离心机，填补国内空白，打破国际垄断，该装备的成功开发奠定了含硫酸根废水资源化处理联产高性能石膏胶凝材料的产业化基础；
  （6）利用动态水热法制备高性能胶凝材料，母液水回用，节能降耗。

二、典型规模
联产1.5万t/a高性能胶凝材料装置，每年可处理硫酸根（折百）10000t。                                                                                     关键工段转晶设备
专用分离+干燥设备
三、主要技术指标及条件
1. 技术指标

（1）钙法除硫酸根技术：将硫酸根从几十g/L，处理至＜2g/L，原废液中浓度越高，其去除率越高，去除率可高达99%。
（2）除硫酸根副产二水硫酸钙制备高性能胶凝材料技术指标： a、其产品细度（0.125mm方孔筛）筛余量≤5%；b、初凝时间≥3min，终凝时间≤30min；c、2h湿抗折强度≥6MPa，烘干抗压强度≥50MPa。   2. 条件要求
（1）含硫酸根废水主要为无机废水，初始硫酸根浓度≥35g/L，可溶性有机物≤1500mg/L；
  （2）废水中铁离子含量高会影响产品的白度，而白度不作为产品质量（强度）指标，白度差会影响产品售价；
  （3）钙法除硫酸根后，需对副产二水硫酸钙进行除杂，减少原废水中杂质对产品的影响；
  （4）钙法硫酸根后，母液水中硫酸根离子、钙离子的浓度为此温度下硫酸钙在该溶液中的溶解度，其溶解度会因废水中其他的杂质不同而不同；
  （5）制备高性能胶凝材料需要在温度105℃~135℃，压力0.2MPa~0.35MPa的条件下进行，分离干燥过程中温度均应不低于98℃。   四、主要设备及运行管理
1. 主要设备
   
       二水硫酸钙结晶罐或结晶槽（带搅拌）；二水硫酸钙浆液输送泵（一用一备）；旋流器；.真空带式过滤机成套系统；搅拌式转晶釜；石膏分离机；干燥机（如闪蒸干燥机、空心桨叶干燥机等系列）；成套除尘装置。
2. 运行管理  
       主装置实行PLC或DCS控制，单个转晶工段为间歇式生产，通过合理排班实现整套装置连续式生产，在关键工段如钙法除硫 酸根工段副产二水硫酸钙工段、α半水石膏转晶工段进行检测分析，控制产品质量。   五、投资效益分析
  1. 投资情况        总投资：3,200万元，其中，设备投资：1,500万元。主体设备寿命：10年。
2. 环境效益分析
(1)  为氯碱行业盐水精制提供钙法除硫酸根副产二水硫酸钙的节能降耗新工艺，实现了跨学科资源化利用，减少电耗、水耗以及因碘离子等富集造成的部分盐水外排，另外副产的二水硫酸钙代替天然石膏，减少了矿石开采，保护了生态多样性；
  (2)  为其他化工废水提供了除硫酸根联产高性能胶凝材料的方法，并且带动了周围的就业与发展，减少了废水排放，实现了水资源的循环利用。   总结：
       目前钙法处理含硫酸根废水技术已应用于氯碱行业盐水精制工段、苯肼废水，其延伸技术用于纯碱企业氯化钙清液和硫酸钠废水综合治理；联产高性能胶凝材料处理推广应用于上述领域，还应用于脱硫石膏、乳酸石膏、柠檬酸石膏、磷石膏资源化利用等领域。        
       该技术在碱厂的复晒废液-氯化钙溶液作为沉淀剂，实现以废治废，除硫酸根运行成本低，得到副产物二水硫酸钙制备高性能胶凝材料，其产品质量指标达α50以上，产品畅销，附加值高。
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