[發明專利]一種磷石膏循環分解制硫酸鈣晶須聯產硫酸銨的方法

在審

• 申請號: 201810574567.8
• 申請日: 2018-06-06
• 公開（公告）號: CN108796612A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 李攀紅;肖林波;方超;田承濤;徐思紅
• 申請（專利權）人: 湖北三寧化工股份有限公司
• 主分類號: C30B29/46
• 分類號: C30B29/46;C30B29/62;C30B7/14;C01C1/24
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

本發明公布了一種磷石膏循環分解制硫酸鈣晶須聯產硫酸銨的方法，具體包括以下步驟：（a）磷石膏經硫酸反應除雜后加水調漿進入相轉化槽，與碳銨混合溶液反應、過濾，得硫銨溶液I和碳酸鈣渣I；(b)鈣渣I加硝酸分解、過濾得硅渣II和硝酸鈣濾液II；(c)硝酸鈣濾液II和硫酸經反應、冷卻結晶、過濾得濾液III和濾餅III，濾餅III經洗滌、干燥得硫酸鈣晶須，濾液III去循環酸解鈣渣；（d）硫酸銨濾液經硫酸中和至pH為4.5~5.8后去真空濃縮、冷卻結晶、干燥得硫酸銨。本發明無需高溫，在較低溫度下實現了磷石膏中硫、鈣、硅等的分級綜合利用，能耗較低；實現了副產物的循環利用，不產生二次污染，具有較好的環保性；所得產物硫酸銨和硫酸鈣產品純度較高，應用領域更廣，具有較高的經濟價值。

技術領域

本發明屬于磷石膏綜合利用技術領域，具體涉及一種以磷石膏、氨水和硝酸和硫酸為原料循環分解制備硫酸鈣晶須副產硫酸銨的方法。

背景技術

磷石膏為硫酸法濕法磷酸主要副產物，其主要成分為 CaSO₄ 2H ₂O，此外一般還含8~15% SiO₂以及游離酸、金屬離子以及氟化物等，雜質種類較多，處理比較困難。平均每生產 1 噸磷酸約產生 4.5~ 5.5噸磷石膏，全世界每年排放約2~3億噸。我國磷化工行業每年排放磷石膏量約5000 萬噸，而且每年仍以15％的速率增長。由于磷石膏產生量巨大，以及磷石膏綜合利用產品的市場容量的限制（利用率不到5%），大部分磷復肥生產企業將磷石膏主要做堆存處理，這不僅浪費了寶貴的鈣、硫資源，而且對地表環境和地下水系統造成嚴重污染，從環境和技術安全角度，磷石膏廢渣的綜合利用已迫在眉睫。

在現有的技術中，大部分磷石膏主要用于生產硫酸和水泥以及石膏板以及緩釋劑等建設材料，也有部分用于生產硫酸鉀（包括濕法和熱法工藝），但由于受到原料成本、能耗等限制，未能在行業內推廣；還有部分廠家用磷石膏制備硫酸銨，但副產物碳酸鈣中還有較多的二氧化硅以及酸不溶物，這使得碳酸鈣的品質不高，應用范圍也較窄，且經濟價值較低。為了進一步利用碳酸鈣渣，相繼進行了新的工藝研究，主要用于制備高活性的碳酸鈣產品，如專利CN 103524057 A公布了以磷石膏制硫銨的副產物碳酸鈣為原料，向分解爐噴入煤粉和空氣，在1200℃高溫煙氣下加熱分解得石灰的方法，該法處理的能耗較高。劉健（劉健等. 硝酸浸取磷石膏鈣渣制備高品質輕質碳酸鈣[J]. 環境化學, 2010, 29(4): 772-773）以硝酸分解鈣渣得硝酸鈣，再通入二氧化碳制備碳酸鈣，該法需要消耗較多的硝酸，成本較高。孟鐵宏等(孟鐵宏等. 磷石膏鈣渣制備輕質碳酸鈣工藝研究[J]. 化工礦物與加工, 2014, 08: 9-12.) 利用高溫煅燒磷石膏所得氧化鈣，加水得氫氧化鈣，再通入二氧化碳制備碳酸鈣，該法需煅燒鈣渣得氧化鈣，能耗較高。

硫酸鈣晶須是一種微細短纖維，因具有強度高、韌性高、模量高、耐高溫、耐磨、耐腐蝕以及易于表面處理的特性，在造紙、橡膠、塑料、瀝青、膠黏劑等行業都有著廣泛的應用。目前，硫酸鈣晶須生產主要有常壓酸化法和水熱反應法，水熱法雖然研究較多但由于受反應溫度和壓力較高的制約，目前尚未工業化。常壓酸化法一般通過酸溶解、冷結晶得到硫酸鈣晶須。如專利CN 104005086 B公布了一種鹽酸溶解磷石膏制備硫酸鈣晶須的方法，但鹽酸溶液與硫酸鈣的液固比較大，動力消耗較高。崔益順(崔益順. 磷石膏制備硫酸鈣晶須的研究[J]. 無機鹽工業, 2010, 42(9): 49-50.)以硫酸和磷石膏為原料制備了平均長徑比為95硫酸鈣晶須，但硫酸鈣晶須收率、純度和白度較低，其中，白度為65.8％，純度為93.6l％，產率為31.36％。

發明內容

為了克服上述方法處理磷石膏過程中能耗高、副產物純度和產品價值量低等問題，本發明旨在提供一種低溫循環分解磷石膏，制備高純度和長徑比的硫酸鈣晶須及硫酸銨的方法。

實現本發明的技術方案是，一種磷石膏循環分解制硫酸鈣晶須聯產硫酸銨的方法包括以下步驟 ：