[發明專利]雙極膜法利用磷石膏制備硫酸的方法

在審

• 申請號: 201810569845.0
• 申請日: 2018-06-05
• 公開（公告）號: CN108394870A
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 肖仁貴;廖霞;蔣興志
• 申請（專利權）人: 貴州大學
• 主分類號: C01B17/74
• 分類號: C01B17/74;C01F11/28
• 代理公司: 北京聯創佳為專利事務所(普通合伙) 11362
• 代理人: 張梅

本發明公開了一種雙極膜法利用磷石膏制備硫酸的方法，該方法是通過膜分離的方式利用磷石膏制備硫酸和氯化鈣，通過提高磷石膏的溶解度，并提高料室滲透壓，達到提高磷石膏的轉化率的效果，實現雙極膜法利用磷石膏制備硫酸的目的。本發明為雙極膜法制備硫酸提供一種有效途徑，可對磷石膏固體廢棄物進行循環利用，磷石膏的轉化率較高，為工業生產提供重要技術支撐。

技術領域

本發明涉及磷化工的可持續發展技術，特別是雙極膜法利用磷石膏制備硫酸的方法。

背景技術

我國擁有世界磷礦資源的8.3%左右，資源占有率位居世界第三，磷礦和磷肥產量為世界第二，同時，我國磷肥消費量位居世界第一，占世界總消費量的29.7%左右，是世界最大的磷肥進口國之一。目前，在磷化工生產磷酸的方法當中，最主要的方法是采用濕法生產，即利用硫酸分解磷礦，得到主要產物磷酸和硫酸鈣。這種硫酸鈣稱為磷石膏。每生產1噸磷酸，要用2.5噸硫酸處理4噸磷酸鹽，在這個生產過程中就會產生5噸磷石膏。一般情況下，磷石膏可以作為工業原料，生產水泥或其它建筑材料，聯產硫酸銨和碳酸鈣，或制作制硫酸銨、硫酸鉀銨、氮磷鉀復合肥及氯化鈣等，但由于磷石膏中含有許多雜質，影響其應用。因此，大量排放的磷石膏固體廢棄物，對磷化工可持續發展帶來障礙，為了促進磷石膏的應用，以及硫資源的循環利用，開發了雙極膜法利用磷石膏制備硫酸及氯化鈣的工藝與技術。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種雙極膜法利用磷石膏制備硫酸的方法。本發明為雙極膜法制備硫酸提供一種有效途徑，可對磷石膏固體廢棄物進行循環利用，磷石膏的轉化率較高，為工業生產提供重要技術支撐。

本發明的技術方案：雙極膜法利用磷石膏制備硫酸的方法，通過膜分離的方式利用磷石膏制備硫酸和氯化鈣，通過提高磷石膏的溶解度，并提高料室滲透壓，達到提高磷石膏的轉化率的效果，實現雙極膜法利用磷石膏制備硫酸的目的。

前述的雙極膜法利用磷石膏制備硫酸的方法中，所述方法是通過膜分離的方式利用磷石膏制備硫酸和氯化鈣，通過添加鹽酸、硝酸或硫酸，利用鹽酸、硝酸或硫酸溶解提高磷石膏的溶解度，并通過添加高分子強電解質，提高料室滲透壓，進而提高膜堆工作時酸室中酸的濃度，達到提高磷石膏的轉化率的效果，實現雙極膜法利用磷石膏制備硫酸的目的。

前述的雙極膜法利用磷石膏制備硫酸的方法中，所述方法按以下步驟進行：

（1）將磷石膏與水用球磨機研磨成漿，然后稀釋成固含量為4%—20%之間的濁液，加入5%-20%濃鹽酸、濃硝酸或濃硫酸，加熱攪拌后固液分離，將濾液置于由雙極膜、陰離子膜及陽離子膜構成的膜堆料液罐中，同時加入高分子強電解質物質有效提高料室滲透壓；

（2）在膜堆酸室及堿室加入水，極室中加入電解質，分別在兩個極室通入直流電源，控制電壓在5—50V之間，打開各室循環泵，雙極膜在電場作用下開始工作；

（3）料液灌中鈣離子透過陽離子交換膜進入堿室中與氫氧根離子形成氫氧化鈣溶液或沉淀，硫酸根離子或氯離子透過陰離子膜進入酸室中與氫離子形成硫酸溶液、硝酸溶液或鹽酸溶液，繼續在料室中加入新鮮濾液，直至酸室中硫酸、硝酸或鹽酸濃度增大；

（4）當酸室中物質濃度達到飽和狀態時，取出溶液，將酸室中硫酸、硝酸或鹽酸蒸餾分離，得到的鹽酸與堿室中氫氧化鈣反應生成氯化鈣產品。

前述的雙極膜法利用磷石膏制備硫酸的方法中，所述膜堆是指由兩個雙極膜、一個陽離子膜及一個陰離子膜為基本單元構成的膜分離系統；

前述的雙極膜法利用磷石膏制備硫酸的方法中，所述濾液是指磷石膏與硝酸、硫酸或鹽酸溶液反應生成的鈣鹽及酸液形成的混合溶液，鈣離子濃度在5-15%之間；

前述的雙極膜法利用磷石膏制備硫酸的方法中，所述高分子強電解質物質是指聚乙酰胺或聚丙烯酸，其質量濃度為2-10%；