本发明涉及一种二水硫酸钙、浓盐水的制备装置及方法，特别是一种碱渣上清液和元明粉制备二水硫酸钙、浓盐水的装置及其生产方法。
背景技术：
氨碱法纯碱生产工艺每生产1吨纯碱将产生8～10m3的主要成分为氯化钙、氯化钠并含有少量碱渣固体颗粒的蒸氨废液，其处置问题一直是世界性难题，传统的处理方法一般都是采用渣场沉淀-固体碱渣堆存-清液达标制排放。为了进一步减小排放压力，各氨碱企业几乎都配备了碱渣上清液制备氯化钙工艺，但是受氯化钙产品市场低迷等因素的影响，开工率均较低，并且上清液处理量在总体产出量所占比例极小，尤其近年来国家环保力度逐渐加大，碱渣上清液的处理及综合利用问题将严重制约氨碱企业的生存与发展。元明粉作为工业的副产物，其销路狭窄、价格低廉，附加值未被充分利用。
目前，国内外在利用工业废弃物制备二水硫酸钙方面有一定研究，例如马保国等人公开的专利《一种利用工业副产物氯化钙制备高纯二水硫酸钙晶须的方法》（cn105671627a）中，以工业副产浆体为原料，加入成核促进剂、晶型控制剂，与工业级硫酸钠在水热条件（30～80℃）下经搅拌、保温等步骤（反应时间为1～4h）制备出二水硫酸钙料浆，此方法需加入成核促进剂、晶型控制剂势必造成成本升高，反应过程需要加热，步骤繁琐，反应时间过长，此外，反应过程中产生的二次物洗涤水和浓盐水并未明确说明去向，处置不当会造成二次污染等。
技术实现要素：
本发明旨在解决背景技术中存在的不足，而提供一种碱渣上清液和元明粉制备二水硫酸钙、浓盐水的装置及其生产方法。
本发明的装置采用如下技术方案：
一种碱渣上清液和元明粉制备二水硫酸钙、浓盐水的装置，包括溶解桶，反应器，悬液分离器，带滤机，浆液桶，滤液泵，洗水分离罐，滤液桶，滤液分离罐，浆液桶，上清液泵，溶解桶和上清液泵分别通过管路与反应器入口连接，反应器的出口通过管路与浆液桶连接，浆液桶的出口分别通过管路与悬液分离器和带滤机连接，悬液分离器的两个出口分别通过管路与带滤机和滤液桶连接，带滤机的出口通过管路分别与洗水分离罐和滤液分离罐连接，滤液分离罐的出口通过管路与滤液桶连接，洗水分离罐的出口通过管路分别与滤液桶和其他洗水工序连接；滤液桶的出口管路分别与化盐工序和溶解桶入口连接。
装置采用如下优选方案：
溶解桶通过硫酸钠溶液泵以及管路与反应器的入口连接，上清液泵通过管路与反应器入口连接。
浆液桶的出口通过浆液泵分别与悬液分离器入口和带滤机入口连接。
滤液分离罐通过管路与空压机连接，洗水分离罐通过管路与空压机连接；滤液分离罐通过管路与真空泵连接，洗水分离罐通过管路与真空泵连接。
生产方法采用如下技术方案：
一种碱渣上清液和元明粉制备二水硫酸钙、浓盐水的生产方法，按如下步骤进行：
a、硫酸钠溶液制备：
来自工业副产的元明粉进入溶解桶后形成硫酸钠溶液，被送入反应器中；
b、结晶反应：
硫酸钠溶液与上清液泵输送的碱渣上清液在反应器内通过持续搅拌实现混合，并发生化学反应，形成二水硫酸钙结晶与氯化钠溶液的混合浆液，浆液经浆液泵、悬液分离器送往带滤机；
c、过滤洗涤：
真空泵通过滤液分离罐、洗水分离罐及相应管路与带滤机连通，为带滤机提供真空，在真空条件下，二水硫酸钙滤饼被皮带截留，而滤液通过皮带自身的孔隙进入滤液分离罐，实现浆液的固液分离；洗水被均匀喷洒到滤饼上皮带上，在带滤机内真空作用下，穿过滤饼层、皮带，进入洗水分离罐，实现二水硫酸钙滤饼的洗涤降氯；滤液分离罐内的滤液，以及洗水分离罐内的洗水在空压机产生的压缩空气作用下，间断性的从滤液分离罐、洗水分离罐内排出；
d、滤液、洗水的处置：
从滤液分离罐排出的滤液经滤液桶存储、滤液泵输送，占45%～55%体积比的滤液返回至溶解桶用于溶解元明粉，其余滤液作为产品去纯碱生产系统的化盐工序；从洗水分离罐排出的洗水去其他装置区继续作为洗水使用。
生产方法采用如下优选方案：
步骤a中所用的元明粉是无水芒硝或无水硫酸钠溶液，形成的硫酸钠溶液中硫酸钠质量浓度为14%～17%；当由步骤d中的滤液返回溶解桶形成循环时，则硫酸钠溶液由滤液溶解元明粉而成。
反应器内反应温度45～55℃，二水硫酸钙结晶在反应器内停留时间约30～60min，反应器搅拌转速为6～80rpm；反应器排出浆料中二水硫酸钙结晶质量含量为7%～8%，溶液氯化钠质量含量为10%～20%，通过控制悬液分离器增稠处理量实现二水硫酸钙结晶含量控制，并调整提高带滤机工作负荷、过滤效率；二水硫酸钙滤饼含水率控制在25%以下，氯化钠含量低于0.07%。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：反应过程中不需要添加任何成核促进剂、晶型控制剂，成本更低；生产过程中不需要水热、伴热以及保温等步骤，反应一步完成，操作更简便，反应快、效率高、能耗小、成本低；更重要的是反应过程中产生的浓盐水和洗涤水再次回收用于生产系统，无二次废弃物排放，更加环保，突破了氨碱企业在治理碱渣上清液治理方面的技术瓶颈；制备的二水硫酸钙结晶颗粒均匀、利于改性，白度达到92%以上，纯度在96%以上，产品品位高、质量稳定、性能优异，可经过除湿处理形成二水硫酸钙产品，亦可通过深加工生产α型高强石膏或β型石膏产品，应用于陶瓷、精密铸造、医用、航空、船舶、汽车、塑料、建筑及工艺美术等领域。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例述本发明：
一种利用氨碱碱渣上清液和工业副产元明粉制备二水硫酸钙、浓盐水的装置，参见附图1，图中：溶解桶1、硫酸钠溶液泵2、反应器3、悬液分离器4、空压机5、带滤机6、真空泵7、滤液泵8、洗水分离罐9、滤液桶10、滤液分离罐11、浆液泵12、浆液桶13、上清液泵14。
本实施例中，溶解桶1和上清液泵14分别通过管路与反应器3入口连接，反应器3的出口通过管路与浆液桶13连接，浆液桶13的出口分别通过管路与悬液分离器4和带滤机6连接，悬液分离器4的两个出口分别通过管路与带滤机6和滤液桶10连接，带滤机6的出口通过管路分别与洗水分离罐9和滤液分离罐11连接，滤液分离罐11的出口通过管路与滤液桶10连接，洗水分离罐9的出口通过管路分别与滤液桶10和其他洗水工序连接；滤液桶1的出口管路分别与化盐工序和溶解桶1入口连接。
溶解桶1通过硫酸钠溶液泵2以及管路与反应器3的入口连接，上清液泵通14过管路与反应器3入口连接。
浆液桶13的出口通过浆液泵12分别与悬液分离器4的入口和带滤机6的入口连接。滤液分离罐11通过管路与空压机5连接，洗水分离罐9通过管路与空压机5连接；滤液分离罐11通过管路与真空泵7连接，洗水分离罐9通过管路与真空泵7连接。
洗水分离罐9可根据实际需要设置为两个或多个。
生产方法实施例一：
一种利用氨碱碱渣上清液和工业副产元明粉制备二水硫酸钙、浓盐水的装置的生产方法，按如下步骤进行：
一、硫酸钠溶液制备：来自工业副产的元明粉进入溶解桶1后形成硫酸钠溶液被送入反应器3中；硫酸钠溶液中硫酸钠含量约1.1mol/l左右。
二、结晶反应：硫酸钠溶液与上清液泵14输送的碱渣上清液在反应器3内通过持续搅拌实现混合，并发生化学反应，形成二水硫酸钙结晶与氯化钠溶液的混合浆液，浆液经浆液泵12、悬液分离4器送往带滤机6。
三、过滤洗涤：真空泵7通过滤液分离罐11、洗水分离罐9及相应管路与带滤机6连通，为带滤机6提供真空，在真空条件下，二水硫酸钙滤饼被皮带截留，而滤液通过皮带自身的孔隙进入滤液分离罐11，实现浆液的固液分离；洗水被均匀喷洒到滤饼上皮带上，在带滤机6内真空作用下，穿过滤饼层、皮带，进入洗水分离罐9，实现二水硫酸钙滤饼的洗涤降氯；滤液分离罐9内的滤液，以及洗水分离罐9内的洗水在空压机产生的压缩空气作用下，间断性的从滤液分离罐11、洗水分离罐9内排出。
四、滤液、洗水的处置：从滤液分离罐11排出的滤液经滤液桶10存储、滤液泵8输送，占55%体积比的滤液返回至溶解桶1用于溶解元明粉，其余滤液作为产品去纯碱生产系统的化盐工序；从洗水分离罐9排出的洗水去其他装置区继续作为洗水使用。
反应器内反应温度45～50℃，二水硫酸钙结晶在反应器内停留时间约60min，反应器搅拌（桨式）转速约为50～80rpm，硫酸钠溶液与碱渣上清液加入量按so42-与ca2+摩尔比1:1控制；反应器排出浆料中二水硫酸钙结晶质量含量为7%，溶液氯化钠质量含量为17%，通过控制悬液分离器增稠处理量实现二水硫酸钙结晶含量控制，并调整提高带滤机工作负荷、过滤效率；二水硫酸钙滤饼含水率控制在25%以下，氯化钠质量含量低于0.07%。可以根据不同洗水分离罐9出来的带滤机6洗水中氯化钠含量的高低，以及其他装置区对该洗水氯化钠含量的要求作相应调整，氯化钠含量高的洗水可与滤液混合，也可以与氯化钠含量低的洗水混合。
生产方法实施例二：
淡水或生产副产盐水在溶解桶1内溶解化纤副产物元明粉，配备成1.35mol/l左右、40℃左右的硫酸钠溶液，硫酸钠溶液经硫酸钠溶液泵2送往反应器3；按so42-与ca2+摩尔比1:1向反应器中加入60℃左右的碱渣上清液（cacl2质量含量10%，ca2+1.125mol/l左右），两种液体在反应器3中搅拌反应，搅拌（框式）速率6～9rpm，反应温度50～55℃，反应器3生产的二水硫酸钙结晶停留时间约30min，形成质量含量8%左右的二水硫酸钙结晶以及含17%左右氯化钠的溶液的混合浆液，混合浆液先进入浆液桶13，再经浆液泵12、悬液分离器4送往带滤机6进行固液分离，调节带滤机6洗水流量约0.5m3/t二水硫酸钙，带滤机6频率控制10～15hz、真空30～50kpa，得到氯化钠质量含量低于0.07%、含水率25%的二水硫酸钙滤饼。
带滤机6洗涤水去其他工序回收利用。二水硫酸钙浆液固液分离后得到2.5～3.5mol/l的浓盐水在滤液桶10汇集后，经滤液泵8加压后，占体积比45%的滤液送至溶解桶1溶解元明粉，其余滤液送至化盐工序，实现副产物的全部回收利用。
生产方法实施例三：
淡水或生产副产盐水在溶解桶1内溶解化纤副产物元明粉，配备成1.35mol/l左右、40℃左右的硫酸钠溶液，硫酸钠溶液经硫酸钠溶液泵2送往反应器3；按so42-与ca2+摩尔比1:1向反应器中加入60℃左右的碱渣上清液（cacl2质量含量10%，ca2+1.125mol/l左右），两种液体在反应器3中搅拌反应，搅拌（框式）速率6～9rpm，反应温度5℃，反应器3生产的二水硫酸钙结晶停留时间约30min，形成质量含量8%左右的二水硫酸钙结晶以及含17%左右氯化钠的溶液的混合浆液，混合浆液先进入浆液桶13，再经浆液泵12、悬液分离器4送往带滤机6进行固液分离，调节带滤机6洗水流量约0.5m3/t二水硫酸钙，带滤机6频率控制10～15hz、真空30～50kpa，得到氯化钠质量含量低于0.07%、含水率25%的二水硫酸钙滤饼。
带滤机6洗涤水去其他工序回收利用。二水硫酸钙浆液固液分离后得到3.5mol/l的浓盐水在滤液桶10汇集后，经滤液泵8加压后，占体积比45%的滤液送至溶解桶1溶解元明粉，其余滤液送至化盐工序，实现副产物的全部回收利用。
本领域技术人员不脱离本发明的实质和精神，可以有多种方案实现本发明，以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。