[發明專利]一種基于硫酸鈉電解的磷石膏處理裝置及方法

有效

• 申請號: 202010051656.1
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111364055B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 吳旭;韋聚才;古月圓;付饒
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C25B1/22
• 分類號: C25B1/22;C25B1/20;C25B9/19;C25B15/08;C25B15/00;C01F11/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 孫楊柳;李智

1.一種基于硫酸鈉電解的磷石膏處理裝置，其特征在于，該裝置包括電解單元和反應單元，所述電解單元包括硫酸儲罐(1)、酸循環泵(2)、硫酸鈉儲罐(3)、堿循環泵(4)、硫酸鈉電解器(5)、堿三通閥(6)、酸三通閥(7)和直流電源(8)，所述電解單元包括磷石膏反應器(9)、排渣泵(10)、過濾器(11)、濾液儲罐(12)和回流泵(13)；

所述硫酸鈉電解器(5)用于電解硫酸鈉生成硫酸和氫氧化鈉；所述硫酸儲罐(1)、酸循環泵(2)、酸三通閥(7)和硫酸鈉電解器(5)依次連接，同時硫酸儲罐(1)與硫酸鈉電解器(5)直接連接；所述酸循環泵(2)與酸三通閥(7)的其中一個接口連接，所述酸三通閥(7)的第二個接口與硫酸鈉電解器(5)連接，所述酸三通閥(7)的第三個接口用于連接回收硫酸的管道；所述硫酸儲罐(1)用于儲藏硫酸鈉電解器(5)電解得到的硫酸；所述硫酸鈉儲罐(3)、堿循環泵(4)、堿三通閥(6)和硫酸鈉電解器(5)依次連接，同時硫酸鈉儲罐(3)與硫酸鈉電解器(5)直接連接；所述堿循環泵(4)與堿三通閥(6)的其中一個接口連接，所述堿三通閥(6)的第二個接口與硫酸鈉電解器(5)連接，所述堿三通閥(6)的第三個接口與磷石膏反應器(9)連接；所述硫酸鈉儲罐(3)用于儲藏硫酸鈉和電解產生的氫氧化鈉；所述硫酸鈉電解器(5)與直流電源(8)連接，所述直流電源(8)用于為硫酸鈉電解器(5)提供直流電壓；所述磷石膏反應器(9)、排渣泵(10)、過濾器(11)、濾液儲罐(12)和回流泵(13)依次連接，所述磷石膏反應器(9)用于將電解得到的氫氧化鈉與磷石膏反應得到氫氧化鈣和硫酸鈉；所述回流泵(13)與硫酸鈉儲罐(3)連接，所述回流泵(13)用于將磷石膏反應器(9)中得到的硫酸鈉輸送至硫酸鈉儲罐(3)中，以實現硫酸鈉的循環利用。

2.如權利要求1所述的基于硫酸鈉電解的磷石膏處理裝置，其特征在于，所述硫酸鈉電解器(5)包括陽極(14)、陽極室(15)、陰離子交換膜(16)、陰極室(17)、陰極(18)、陽極電解液通道(19)和陰極電解液通道(20)；所述陽極(14)的兩側為陽極室(15)，所述陰極(18)的兩側為陰極室(17)；所述陽極室(15)和陰極室(17)之間為陰離子交換膜(16)，所述陰離子交換膜(16)用于將陰極室(17)中的硫酸根離子輸送至陽極室(15)中，并隔絕鈉離子在陰極室(17)中；所述陽極(14)與直流電源(8)的正極連接，所述陰極(18)與直流電源(8)的負極連接；所述陽極室(15)與陽極電解液通道(19)連接，所述陰極室(17)與陰極電解液通道(20)連接。

3.如權利要求1所述的基于硫酸鈉電解的磷石膏處理裝置，其特征在于，所述過濾器(11)為袋式過濾器或板框式過濾器。

4.如權利要求2所述的基于硫酸鈉電解的磷石膏處理裝置，其特征在于，所述陽極室(15)和所述陰極室(17)為流場結構，所述流場結構為柱型、蛇型或川型；

所述陽極(14)為銥氧化物、釕氧化物、鉑氧化物、鎳氧化物、鈷氧化物或鉛氧化物；所述陰極(18)為鉑單質、鎳單質或鐵單質。

5.如權利要求1-4任一所述的基于硫酸鈉電解的磷石膏處理裝置處理磷石膏的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：將硫酸溶液和硫酸鈉溶液分別加入硫酸儲罐(1)和硫酸鈉儲罐(3)中；

S2：啟動電解單元，打開直流電源(8)，所述硫酸鈉在硫酸鈉電解器(5)中被電解，得到硫酸和氫氧化鈉，電解得到的硫酸進入硫酸儲罐(1)中，電解得到的氫氧化鈉進入硫酸鈉儲罐(3)中；

S3：完成電解后，關閉直流電源(8)，切換堿三通閥(6)，將硫酸鈉儲罐(3)中的氫氧化鈉輸送至磷石膏反應器(9)中，所述氫氧化鈉與磷石膏反應得到氫氧化鈣和硫酸鈉；所述磷石膏反應器(9)中的固液混合物通過排渣泵(10)進入過濾器(11)中，分離出固態氫氧化鈣，硫酸鈉溶液則進入濾液儲罐(12)中，并通過回流泵(13)回流至硫酸鈉儲罐(3)中。

6.如權利要求5所述的處理磷石膏的方法，其特征在于，所述步驟S3完成后，再按照步驟S2和S3進行多次電解和反應，以實現多批次處理磷石膏。