膜分離法利用磷石膏制備硫酸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種工業(yè)廢渣磷石膏制備硫酸的方法，具體是一種膜分離法利用磷石膏制備硫酸的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]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(chǎn)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(jìn)口國之一。目前，在磷化工生產(chǎn)磷酸的方法當(dāng)中，最主要的方法是采用濕法生產(chǎn)，即利用硫酸分解磷礦，得到主要產(chǎn)物磷酸和硫酸鈣。這種硫酸鈣稱為磷石膏。每生產(chǎn)I噸磷酸，要用2.5噸硫酸處理4噸磷酸鹽，在這個生產(chǎn)過程中就會產(chǎn)生5噸磷石膏。一般情況下，磷石膏可以作為工業(yè)原料，生產(chǎn)水泥或其它建筑材料，聯(lián)產(chǎn)硫酸銨和碳酸鈣，或制作硫酸銨、硫酸鉀銨、氮磷鉀復(fù)合肥及氯化鈣等，但由于磷石膏中含有許多雜質(zhì)，影響其應(yīng)用。因此，大量排放的磷石膏固體廢棄物，對磷化工可持續(xù)發(fā)展帶來障礙。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是:提供一種膜分離法利用磷石膏制備硫酸的方法，它能將工業(yè)廢渣磷石膏分離成硫酸與氫氧化鈣，且工藝簡單，成本低廉，以克服現(xiàn)有磷石膏利用技術(shù)的不足。
[0004]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:膜分離法利用磷石膏制備硫酸的方法，包括如下步驟:
1)將磷石膏與水研磨成漿，然后稀釋成固含量為4-20%、粒度為0.3-10 μm之間的硫酸鈣乳液，將硫酸鈣乳液液置于膜堆料液罐中；
2)向膜堆酸室及膜堆堿室加入水，向膜堆極室中加入質(zhì)量濃度為1%_20%的氯化鈉、氯化鉀或硫酸鉀電解質(zhì)，分別向兩個極室通入直流電源，控制電壓為5-50V，打開各室的循環(huán)泵，使雙極膜在電場作用下工作；
3)在反應(yīng)進(jìn)行l(wèi)_2h后，在膜堆料液罐中的硫酸鈣乳液變清亮后，繼續(xù)加入新制的硫酸鈣乳液繼續(xù)進(jìn)行膜分離；
4)當(dāng)膜堆酸室或膜堆堿室中物質(zhì)濃度不能增加時，取出溶液，將酸室中硫酸濃縮，將堿室中氫氧化鈣固液分離，得到硫酸及氫氧化鈣產(chǎn)品。
[0005]所述的膜堆料液罐是由兩個雙極膜、一個陰離子膜及一個陽離子膜為基本單元構(gòu)成的膜分離系統(tǒng)。
[0006]所述的極室中加入的電解質(zhì)是指電導(dǎo)值為10000-30000 μ S/cm的氯化鉀、氯化鈉或硫酸鉀的電解質(zhì)溶液。
[0007]由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明征對目前磷石膏應(yīng)用現(xiàn)狀，采用以磷石膏為原料，通過膜分離法，將工業(yè)廢渣磷石膏分離成硫酸與氫氧化鈣，磷石膏一次性轉(zhuǎn)化率達(dá)到72%以上，電滲析過程中電流效率達(dá)到65%以上，因此，該方法既實現(xiàn)了磷化工中硫酸的循環(huán)利用，又降低了生產(chǎn)成本，為磷化工的可持續(xù)發(fā)展打下良好基礎(chǔ)。本發(fā)明簡單易行，成本低廉，使用效果好。
【具體實施方式】
[0008]本發(fā)明的實施例1:膜分離法利用磷石膏制備硫酸的方法，取磷石膏40g，并加適量水，采用球磨機將其研磨成漿，然后加水稀釋至800ml，獲得粒度為I ym的硫酸鈣乳液，并將硫酸鈣乳液液置于膜堆料液罐的料室中；稱取Sg氯化鉀溶解于800ml水中，將該溶液加入極室中；分別在酸室與堿室中加入1800ml水；在面積為25cm2的膜堆中加直流電壓15V，打開各室的循環(huán)泵，使雙極膜在電場作用下工作，1.5小時后，在膜堆料液罐中的硫酸鈣乳液變清亮，繼續(xù)增加質(zhì)量濃度為50%的新配置硫酸鈣乳液20ml (根據(jù)實際生產(chǎn)需要，如果溶液的體積沒有超過膜堆料液罐的容積，則可直接加入新制的硫酸鈣乳液，如果加入后體積將超過膜堆料液罐的容積，則需要將取出部分已經(jīng)變清亮的硫酸鈣乳液)，加入到料室中，0.5小時后，分別從酸室中得到濃度為0.16mol/L的硫酸溶液，堿室中得到渾濁的氫氧化鈣；取出酸室中硫酸溶液濃縮至所需濃度；將堿室中氫氧化鈣固液分離，得到高純氫氧化鈣產(chǎn)品。
[0009]本發(fā)明的實施例2:膜分離法利用磷石膏制備硫酸的方法，取磷石膏40g，并加適量水，采用球磨機將其研磨成漿，然后加水稀釋至800ml，獲得粒度為5 μπι的硫酸鈣乳液，并將硫酸鈣乳液液置于膜堆料液罐的料室中；稱取7g硫酸鉀溶解于800ml水中，將該溶液置于極室中；在酸式及堿室中分別加入水1500ml，在面積為25cm2的膜堆中加直流電壓15V，打開各室的循環(huán)泵，使雙極膜在電場作用下工作，1.5小時后，料室中的溶液變清亮，繼續(xù)增加質(zhì)量濃度為50%的新配置硫酸鈣乳液30ml，加入到料室中，0.5小時后，分別從酸室中得到濃度為0.2mol/L的硫酸溶液，堿室中得到渾濁的氫氧化媽；取出酸室中硫酸溶液濃縮至所需濃度；將堿室中氫氧化鈣固液分離，得到高純氫氧化鈣產(chǎn)品。
【主權(quán)項】
1.一種膜分離法利用磷石膏制備硫酸的方法，其特征在于:包括如下步驟: 1)將磷石膏與水研磨成漿，然后稀釋成固含量為4-20%、粒度為0.3-10 μm之間的硫酸鈣乳液，將硫酸鈣乳液液置于膜堆料液罐中； 2)向膜堆酸室及膜堆堿室加入水，向膜堆極室中加入質(zhì)量濃度為1%_20%的氯化鈉、氯化鉀或硫酸鉀電解質(zhì)，分別向兩個極室通入直流電源，控制電壓為5-50V，打開各室的循環(huán)泵，使雙極膜在電場作用下工作； 3)在反應(yīng)進(jìn)行l(wèi)_2h后，在膜堆料液罐中的硫酸鈣乳液變清亮后，繼續(xù)加入新制的硫酸鈣乳液繼續(xù)進(jìn)行膜分離； 4)當(dāng)膜堆酸室或膜堆堿室中物質(zhì)濃度不能增加時，取出溶液，將酸室中硫酸濃縮，將堿室中氫氧化鈣固液分離，得到硫酸及氫氧化鈣產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜分離法利用磷石膏制備硫酸的方法，其特征在于:所述的膜堆料液罐是由兩個雙極膜、一個陰離子膜及一個陽離子膜為基本單元構(gòu)成的膜分離系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜分離法利用磷石膏制備硫酸的方法，其特征在于:所述的極室中加入的電解質(zhì)是指電導(dǎo)值為10000-30000 μ S/cm的氯化鉀、氯化鈉或硫酸鉀的電解質(zhì)溶液。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種膜分離法利用磷石膏制備硫酸的方法。本發(fā)明征對目前磷石膏應(yīng)用現(xiàn)狀，采用以磷石膏為原料，通過膜分離法，將工業(yè)廢渣磷石膏分離成硫酸與氫氧化鈣，實現(xiàn)了磷化工中硫酸的循環(huán)利用，降低了生產(chǎn)成本，為磷化工的可持續(xù)發(fā)展打下良好基礎(chǔ)。本發(fā)明簡單易行，成本低廉，使用效果好。
【IPC分類】B09B3-00, C01B17-74, C01F11-02
【公開號】CN104591100
【申請?zhí)枴緾N201510019834
【發(fā)明人】肖仁貴, 代慧, 廖霞
【申請人】貴州大學(xué)
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月15日