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晶或結晶性粉末。無氣味，有吸濕性。128℃失去1分子結晶水，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，不溶于乙醇和多數有機溶劑。相對密度2.32。有刺激性。通常含有2個結晶水，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，生產成本較低，工藝簡單，易實現工業生產[2]。

1 實驗

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出，約33g/L。

氫氧化鈣：工業級。

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 實驗方法

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，獲得含雜質的硫酸鈣和硫酸鎂濾液二，含雜質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 質量標準

表1 建筑石膏化學成分 單位：%

表2 萃取線用氫氧化鎂化學成分 單位：%

2 實驗結果分析

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。實驗結果見表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，制備的硫酸鈣能達到建筑石膏指標要求。

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，獲得含雜質的硫酸鈣和硫酸鎂濾液二。實驗結果見表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，但還未達到建筑石膏指標要求[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的硫酸鈣經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。實驗結果見表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。實驗結果見表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，制備的硫酸鈣能達到萃取線用氫氧化鎂指標要求。

3 結論

制備硫酸鈣和氫氧化鎂最佳工藝技術條件：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。