[發明專利]一種利用脫硫石膏制備羥基磷灰石的方法

有效

• 申請號: 202110151210.0
• 申請日: 2021-02-04
• 公開（公告）號: CN112607721B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 王永凈;翁雪倩;張銀煥
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: C01B25/32
• 分類號: C01B25/32
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 沈濤

本發明涉及一種利用脫硫石膏制備羥基磷灰石的方法，屬于固廢高值化利用技術領域。一種利用脫硫石膏制備羥基磷灰石的方法，包括以下步驟：（1）將脫硫石膏水洗，烘干，磨碎，過篩，得石膏粉；（2）將石膏粉與磷酸鹽溶液、尿素溶液混合，將pH調至酸性后進行水熱反應；（3）水熱反應結束分離出上層的懸浮物；（4）將懸浮物離心處理，洗滌，干燥，即得羥基磷灰石。本發明以脫硫石膏為原料，尿素為pH調節劑回收脫硫石膏制備羥基磷灰石，解決現有的脫硫石膏長期堆置、無法高效利用的問題。經本發明方法制備得到的羥基磷灰石為片狀結構，長度達0.5~2μm，純度在95%以上，白度在87%以上。

技術領域

本發明涉及一種實現脫硫石膏提純并高值化的方法，尤其是一種利用脫硫石膏制備羥基磷灰石的方法，屬于固廢高值化利用技術領域。

背景技術

脫硫石膏的主要成分為CaSO₄·2H₂O，是石灰石-石膏法排煙脫硫技術的副產物。據統計，到2016年底，全國已投運燃煤煙氣脫硫機組超過10.5億kW，大多數都是采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝，產生的脫硫石膏產量約8600萬噸。大量脫硫石膏仍然以堆儲為主，巨大的產量己經成為火電廠的第二大固體廢棄物，如不能被有效利用，不僅占用大量的土地資源，而且使脫除的硫又回到地下，造成二次污染。因此將脫硫石膏進行綜合利用，在節約自然資源的同時使廢棄物資源化利用，不僅可減少對環境造成的影響，同時可以獲得較為可觀的經濟效益。

限制脫硫石膏利用的原因主要有兩點：一是脫硫石膏本身顏色呈棕灰色，白度較低；二是脫硫石膏含有一定量的雜質。脫硫石膏摻有雜質的原因主要有兩方面：一方面煙氣除塵系統效率不高，導致脫硫石膏含有較多的粉煤灰；另一方面作為脫硫劑原料的石灰石不純，含有SiO₂、含鐵化合物等雜質。

中國專利 CN 102610825 B中采用了浮選法對脫硫石膏進行處理，能較好的分離與脫硫石膏顆粒物理混合的雜質以及顆粒表面的雜質，但是顆粒內部的雜質無法分離。所以提純后的產物白度不高，品質得不到保證。師夢等人采用煅燒和酸浸方法開展了磷石膏脫色增白工藝條件的研究，主要的操作方法是首先對磷石膏進行煅燒，然后在硫酸溶液中酸浸處理。所得磷石膏白度由33.0%提高至89.0%，達到了較好的脫色提純效果。但是該方法條件使用酸液濃度大，生產危險性高。劉海弟等人研究了以工業石膏為原料，采用簡便的溶膠凝膠法合成羥基磷灰石用作重金屬Cu²⁺廢水的吸附劑，吸附效果較好。這些方法對羥基磷灰石的雜質分離問題并未做進一步研究。未提純的產品，純度和白度不高，其應用范圍受到了很大的限制，現多應用于廢水處理領域。Deyi Zhang等人利用微波合成技術制備納米羥基磷灰石，可以作為一種有效的吸附劑去除水溶液中的氟化物，但在生產過程中需要耗費大量的酸，并且后期需要用堿液回調pH至中性，大大增加的原料成本，操作流程繁瑣。

因此，以脫硫石膏為鈣源制備羥基磷灰石具有一定的可行性，但是產物主要用作廢水處理吸附劑，經濟效益較低，在一定程度上限制了產物羥基磷灰石的利用范圍。

發明內容

本發明的目的是實現對脫硫石膏的高價值回收利用，提出了一種利用脫硫石膏制備羥基磷灰石的方法。本發明以脫硫石膏為原料，尿素為pH預調節劑回收脫硫石膏制備羥基磷灰石，解決現有的脫硫石膏長期堆置、無法高效利用的問題。

本發明解決上述問題的技術方案如下：

一種利用脫硫石膏制備羥基磷灰石的方法，包括以下步驟：

（1）預處理：將脫硫石膏水洗，烘干，再磨碎進行過篩處理，得石膏粉；

（2）水熱處理：將所述石膏粉與磷酸鹽溶液、尿素溶液混合，倒入酸液使pH呈酸性，以溶解生成的鈣磷化合物，然后移入水熱反應釜中，進行水熱反應；其中磷酸鹽溶液與尿素溶液中的鈣磷摩爾比為1.3~1.8；尿素溶液濃度為0.3~1M，磷酸鹽溶液為0.05~0.1M；

（3）分液處理：水熱反應結束得到懸浮物與沉淀物，分離出上層的懸浮物；