一種用檸檬酸氫鈣制取石膏晶須的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及檸檬酸生產(chǎn)領(lǐng)域，具體提供了一種用檸檬酸氫鈣制取石膏晶須的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]晶須是指以單晶形式生長(zhǎng)的形狀類似短纖維、而徑向尺寸遠(yuǎn)小于短纖維的須狀單晶體，是一種一維優(yōu)勢(shì)發(fā)育的單晶，是目前已知強(qiáng)度最大的固體之一。晶須可廣泛作為復(fù)合材料的增強(qiáng)和改性組分。
[0003]石膏晶須以極其優(yōu)良的物化性能及相對(duì)低廉的造價(jià)吸引了工業(yè)界的重視。石膏晶須與其它短纖維相比，具有耐高溫、抗化學(xué)腐蝕、韌性好、強(qiáng)度高、易進(jìn)行表面處理、與橡膠塑料等聚合物的親和能力強(qiáng)、毒性低等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]目前我國(guó)檸檬酸生產(chǎn)大多采用傳統(tǒng)的鈣鹽沉淀-硫酸酸化工藝，其中會(huì)形成硫酸鈣沉淀并被濾除，這些硫酸鈣也被稱為檸檬酸石膏，為大小不均的顆粒狀晶體。由于這部分檸檬酸石膏品質(zhì)較差，至今尚未得到合理的開發(fā)利用，一直成為工業(yè)固體廢棄物之一。
[0005]CN101230483B中公開了一種用檸檬酸鈣制取石膏晶須的方法，其采用檸檬酸生產(chǎn)中加石灰漿后得到檸檬酸鈣漿液，加入與鈣等物質(zhì)的量的30%_98%濃度的硫酸獲得硫酸鈣，之后在高壓釜中獲得晶須，發(fā)明人根據(jù)其記載的技術(shù)方案進(jìn)行了重復(fù)試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其采用檸檬酸鈣漿液后，采用的高壓釜中的反應(yīng)條件較為簡(jiǎn)單，其制備的晶須品質(zhì)極差，且產(chǎn)量較低，大部分硫酸鈣依然以大小不均的顆粒狀晶體形式存在，因此無法獲得其預(yù)期的技術(shù)效果。
[0006]因此，需要開發(fā)一種切實(shí)可行的用檸檬酸氫鈣制取石膏晶須的方法來克服上述技術(shù)存在的諸多缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提出了一種用檸檬酸氫鈣制取石膏晶須的方法，該方法以檸檬酸生產(chǎn)過程中的檸檬酸氫鈣為原料，與濃硫酸反應(yīng)獲得檸檬酸的同時(shí)制取石膏晶須，主要包括:檸檬酸氫鈣漿液與硫酸在1-2公斤壓力下的檸檬酸溶液中反應(yīng)80-600分鐘，獲得石膏晶須;帶式濾機(jī)過濾濾液精制提純檸檬酸產(chǎn)品，濾餅干后在80-100°C干燥，得到石霄晶須，晶須長(zhǎng)50-400微米，直徑1-4微米，徑比20-100;本發(fā)明在大量梓檬酸存在的介質(zhì)中水熱法生成石膏晶須，反應(yīng)條件寬松，晶須質(zhì)量明顯提高，并且大大降低了石膏晶須的生產(chǎn)成本。
[0008]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0009](I)在檸檬酸提純后獲得檸檬酸溶液中，加入濃硫酸，調(diào)整反應(yīng)釜壓力為1-2公斤壓力，反應(yīng)溫度控制在60_100°C ；
[0010](2)向反應(yīng)釜中緩慢加入檸檬酸生產(chǎn)中得到檸檬酸氫鈣漿液，攪拌，加料時(shí)間80-600分鐘；最終反應(yīng)終點(diǎn)為反應(yīng)體系中鈣離子與硫酸根離子含量為1-3:1，反應(yīng)結(jié)束后維持反應(yīng)條件不低于30分鐘；
[0011](3)以上反應(yīng)結(jié)束后減壓并冷卻，采用帶式濾機(jī)過濾，濾液去檸檬酸精制工段，過濾獲得的硫酸鈣晶須用石灰水水洗至PH值為5-9，濾干后干燥，得到石膏晶須；
[0012]其中，步驟(I)中所述濃硫酸濃度為90wt%，檸檬酸與濃硫酸的摩爾比為1:1;
[0013]所述步驟(I)中檸檬酸提純后獲得檸檬酸溶液中檸檬酸含量為30_60wt%;
[0014]所述步驟(3)中石灰水的濃度為15wt%;
[0015]最終獲得的晶須長(zhǎng)50-400微米，直徑1-4微米，長(zhǎng)徑比20-100。
[0016]本發(fā)明采用的反應(yīng)釜壓力控制在1-2公斤壓力，反應(yīng)溫度大于80°C，這與現(xiàn)有技術(shù)中的條件相比均有所降低，之所以做出這種調(diào)整，是由于發(fā)明人發(fā)現(xiàn)適當(dāng)延長(zhǎng)加料時(shí)間控制在80-600分鐘，延長(zhǎng)晶須的生長(zhǎng)時(shí)間可以提高晶須的品質(zhì)，但是同時(shí)為了避免在較長(zhǎng)的生長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)發(fā)生進(jìn)一步的結(jié)晶導(dǎo)致品質(zhì)下降，發(fā)明人又對(duì)反應(yīng)壓力和溫度進(jìn)行了上述的調(diào)控，從而最終獲得了品質(zhì)極佳的晶須，所獲得的晶須長(zhǎng)50-400微米，直徑1-4微米，長(zhǎng)徑比20-100，明顯好于現(xiàn)有技術(shù)獲得的石膏晶須。
[0017]綜上所述，采用發(fā)明提供的生產(chǎn)方法可在檸檬酸提純后，依然含有大量檸檬酸的溶液中通過水熱法生成石膏晶須，反應(yīng)條件寬松，晶須質(zhì)量明顯提高，并且大大降低了石膏晶須的生產(chǎn)成本。
【具體實(shí)施方式】
[0018]實(shí)施例1
[0019](I)在檸檬酸提純后獲得檸檬酸溶液中檸檬酸含量為30wt%，加入92wt%的濃硫酸控制檸檬酸溶液中檸檬酸與濃硫酸的摩爾比為1:1，調(diào)整反應(yīng)釜壓力為I公斤壓力，反應(yīng)溫度為60°c ；
[0020](2)向反應(yīng)釜中緩慢加入檸檬酸生產(chǎn)中得到檸檬酸氫鈣漿液，攪拌，加料時(shí)間為80分鐘;最終反應(yīng)終點(diǎn)為反應(yīng)體系中鈣離子與硫酸根離子含量為I: I，反應(yīng)結(jié)束后維持反應(yīng)條件不低于30分鐘；
[0021](3)以上反應(yīng)結(jié)束后減壓并冷卻，采用帶式濾機(jī)過濾，濾液去檸檬酸精制工段，過濾獲得的硫酸鈣晶須用15^%的石灰水水洗至pH值為5，濾干后干燥，得到石膏晶須，所獲得的晶須長(zhǎng)220微米，直徑2.4微米，長(zhǎng)徑比92。
[0022]實(shí)施例2
[0023](I)在檸檬酸提純后獲得檸檬酸溶液中檸檬酸含量為60wt%，加入90wt%的濃硫酸控制檸檬酸溶液中檸檬酸與濃硫酸的摩爾比為1:1，調(diào)整反應(yīng)釜壓力為2公斤壓力，反應(yīng)溫度為100 °C;
[0024](2)向反應(yīng)釜中緩慢加入檸檬酸生產(chǎn)中得到檸檬酸氫鈣漿液，攪拌，加料時(shí)間為600分鐘；最終反應(yīng)終點(diǎn)為反應(yīng)體系中鈣離子與硫酸根離子含量為1:1，反應(yīng)結(jié)束后維持反應(yīng)條件不低于30分鐘；
[0025](3)以上反應(yīng)結(jié)束后減壓并冷卻，采用帶式濾機(jī)過濾，濾液去檸檬酸精制工段，過濾獲得的硫酸鈣晶須用15^%的石灰水水洗至pH值為9，濾干后干燥，得到石膏晶須，所獲得的晶須長(zhǎng)230微米，直徑2.7微米，長(zhǎng)徑比85。
[0026]實(shí)施例3
[0027](I)在檸檬酸提純后獲得檸檬酸溶液中檸檬酸含量為50wt%，加入95wt%的濃硫酸控制檸檬酸溶液中檸檬酸與濃硫酸的摩爾比為1:1，調(diào)整反應(yīng)釜壓力為2公斤壓力，反應(yīng)溫度為80°C ；
[0028](2)向反應(yīng)釜中緩慢加入檸檬酸生產(chǎn)中得到檸檬酸氫鈣漿液，攪拌，加料時(shí)間為400分鐘；最終反應(yīng)終點(diǎn)為反應(yīng)體系中鈣離子與硫酸根離子含量為1:1，反應(yīng)結(jié)束后維持反應(yīng)條件不低于30分鐘；
[0029](3)以上反應(yīng)結(jié)束后減壓并冷卻，采用帶式濾機(jī)過濾，濾液去檸檬酸精制工段，過濾獲得的硫酸鈣晶須用15^%的石灰水水洗至pH值為7，濾干后干燥，得到石膏晶須，所獲得的晶須長(zhǎng)264微米，直徑2.8微米，長(zhǎng)徑比94。
[0030]實(shí)施例4
[0031 ] (I)在檸檬酸提純后獲得檸檬酸溶液中檸檬酸含量為40wt%，加入94wt%的濃硫酸控制檸檬酸溶液中檸檬酸與濃硫酸的摩爾比為1:1，調(diào)整反應(yīng)釜壓力為I公斤壓力，反應(yīng)溫度為70°c;
[0032](2)向反應(yīng)釜中緩慢加入檸檬酸生產(chǎn)中得到檸檬酸氫鈣漿液，攪拌，加料時(shí)間為200分鐘；最終反應(yīng)終點(diǎn)為反應(yīng)體系中鈣離子與硫酸根離子含量為1:1，反應(yīng)結(jié)束后維持反應(yīng)條件不低于30分鐘；
[0033](3)以上反應(yīng)結(jié)束后減壓并冷卻，采用帶式濾機(jī)過濾，濾液去檸檬酸精制工段，過濾獲得的硫酸鈣晶須用15^%的石灰水水洗至pH值為6，濾干后干燥，得到石膏晶須，所獲得的晶須長(zhǎng)260微米，直徑3.2微米，長(zhǎng)徑比80。
[0034]實(shí)施例5
[0035](I)在檸檬酸提純后獲得檸檬酸溶液中檸檬酸含量為50wt%，加入91wt%的濃硫酸控制檸檬酸溶液中檸檬酸與濃硫酸的摩爾比為1:1，調(diào)整反應(yīng)釜壓力為2公斤壓力，反應(yīng)溫度為90°C ；
[0036](2)向反應(yīng)釜中緩慢加入檸檬酸生產(chǎn)中得到檸檬酸氫鈣漿液，攪拌，加料時(shí)間為600分鐘；最終反應(yīng)終點(diǎn)為反應(yīng)體系中鈣離子與硫酸根離子含量為1:1，反應(yīng)結(jié)束后維持反應(yīng)條件不低于30分鐘；
[0037](3)以上反應(yīng)結(jié)束后減壓并冷卻，采用帶式濾機(jī)過濾，濾液去檸檬酸精制工段，過濾獲得的硫酸鈣晶須用15^%的石灰水水洗至pH值為8，濾干后干燥，得到石膏晶須，所獲得的晶須長(zhǎng)229微米，直徑2.6微米，長(zhǎng)徑比88。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用檸檬酸氫鈣制取石膏晶須的方法，其特征在于:具體步驟如下: (1)在檸檬酸提純后獲得檸檬酸溶液中，加入濃硫酸，調(diào)整反應(yīng)釜壓力為1-2公斤壓力，反應(yīng)溫度控制在60-100°C ； (2)向反應(yīng)釜中緩慢加入檸檬酸生產(chǎn)中得到檸檬酸氫鈣漿液，攪拌，加料時(shí)間80-600分鐘;最終反應(yīng)終點(diǎn)為反應(yīng)體系中鈣離子與硫酸根離子含量為1-3:1，反應(yīng)結(jié)束后維持反應(yīng)條件不低于30分鐘； (3)以上反應(yīng)結(jié)束后減壓并冷卻，采用帶式濾機(jī)過濾，濾液去檸檬酸精制工段，過濾獲得的硫酸鈣晶須用石灰水水洗至PH值為5-9，濾干后干燥，得到石膏晶須； 其中步驟(I)中所述濃硫酸濃度為90wt %，檸檬酸與濃硫酸的摩爾比為1:1。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用檸檬酸氫鈣制取石膏晶須的方法，其特征在于:所述檸檬酸提純后獲得檸檬酸溶液中檸檬酸含量為30-60wt%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用檸檬酸氫鈣制取石膏晶須的方法，其特征在于:所述石灰水的濃度為15wt%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用檸檬酸氫鈣制取石膏晶須的方法，其特征在于:所獲得的晶須長(zhǎng)50-400微米，直徑1-4微米，長(zhǎng)徑比20-100。
【專利摘要】本發(fā)明涉及檸檬酸生產(chǎn)領(lǐng)域，具體提供了一種用檸檬酸氫鈣制取石膏晶須的方法，該方法以檸檬酸生產(chǎn)過程中的檸檬酸氫鈣為原料，與濃硫酸反應(yīng)獲得檸檬酸的同時(shí)制取石膏晶須，主要包括：檸檬酸氫鈣漿液與硫酸在1-2公斤壓力下的檸檬酸溶液中反應(yīng)80-600分鐘，獲得石膏晶須；帶式濾機(jī)過濾濾液精制提純檸檬酸產(chǎn)品，濾餅干后在80-100℃干燥，得到石膏晶須，晶須長(zhǎng)50-400微米，直徑1-4微米，徑比20-100；本發(fā)明在大量檸檬酸存在的介質(zhì)中水熱法生成石膏晶須，反應(yīng)條件寬松，晶須質(zhì)量明顯提高，并且大大降低了石膏晶須的生產(chǎn)成本。
【IPC分類】C30B29/62, C30B29/46, C30B7/10
【公開號(hào)】CN105568388
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511004431
【發(fā)明人】寇光智, 李昌濤, 周昊, 秦緒斌, 于海濱, 周一江
【申請(qǐng)人】日照金禾博源生化有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請(qǐng)日】2015年12月28日