[发明专利]膜分离法利用磷石膏制备硫酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业废渣磷石膏制备硫酸的方法，具体是一种膜分离法利用磷石膏制备硫酸的方法。

背景技术

我国拥有世界磷矿资源的8.3%左右，资源占有率位居世界第三，磷矿和磷肥产量为世界第二，同时，我国磷肥消费量位居世界第一，占世界总消费量的29.7%左右，是世界最大的磷肥进口国之一。目前，在磷化工生产磷酸的方法当中，最主要的方法是采用湿法生产，即利用硫酸分解磷矿，得到主要产物磷酸和硫酸钙。这种硫酸钙称为磷石膏。每生产1吨磷酸，要用2.5吨硫酸处理4吨磷酸盐，在这个生产过程中就会产生5吨磷石膏。一般情况下，磷石膏可以作为工业原料，生产水泥或其它建筑材料，联产硫酸铵和碳酸钙，或制作硫酸铵、硫酸钾铵、氮磷钾复合肥及氯化钙等，但由于磷石膏中含有许多杂质，影响其应用。因此，大量排放的磷石膏固体废弃物，对磷化工可持续发展带来障碍。

发明内容

本发明的目的是：提供一种膜分离法利用磷石膏制备硫酸的方法，它能将工业废渣磷石膏分离成硫酸与氢氧化钙，且工艺简单，成本低廉，以克服现有磷石膏利用技术的不足。

本发明是这样实现的：膜分离法利用磷石膏制备硫酸的方法，包括如下步骤：

1）将磷石膏与水研磨成浆，然后稀释成固含量为4-20%、粒度为0.3-10μm之间的硫酸钙乳液，将硫酸钙乳液液置于膜堆料液罐中；

2）向膜堆酸室及膜堆碱室加入水，向膜堆极室中加入质量浓度为1%-20%的氯化钠、氯化钾或硫酸钾电解质，分别向两个极室通入直流电源，控制电压为5-50V，打开各室的循环泵，使双极膜在电场作用下工作；

3）在反应进行1-2h后，在膜堆料液罐中的硫酸钙乳液变清亮后，继续加入新制的硫酸钙乳液继续进行膜分离；

4）当膜堆酸室或膜堆碱室中物质浓度不能增加时，取出溶液，将酸室中硫酸浓缩，将碱室中氢氧化钙固液分离，得到硫酸及氢氧化钙产品。

所述的膜堆料液罐是由两个双极膜、一个阴离子膜及一个阳离子膜为基本单元构成的膜分离系统。

所述的极室中加入的电解质是指电导值为10000-30000μS/cm的氯化钾、氯化钠或硫酸钾的电解质溶液。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明征对目前磷石膏应用现状，采用以磷石膏为原料，通过膜分离法，将工业废渣磷石膏分离成硫酸与氢氧化钙，磷石膏一次性转化率达到72%以上，电渗析过程中电流效率达到65%以上，因此，该方法既实现了磷化工中硫酸的循环利用，又降低了生产成本，为磷化工的可持续发展打下良好基础。本发明简单易行，成本低廉，使用效果好。

具体实施方式

本发明的实施例1：膜分离法利用磷石膏制备硫酸的方法，取磷石膏40g，并加适量水，采用球磨机将其研磨成浆，然后加水稀释至800ml，获得粒度为1μm的硫酸钙乳液，并将硫酸钙乳液液置于膜堆料液罐的料室中；称取8g氯化钾溶解于800ml水中，将该溶液加入极室中；分别在酸室与碱室中加入1800ml水；在面积为25cm²的膜堆中加直流电压15V，打开各室的循环泵，使双极膜在电场作用下工作，1.5小时后，在膜堆料液罐中的硫酸钙乳液变清亮，继续增加质量浓度为50%的新配置硫酸钙乳液20ml（根据实际生产需要，如果溶液的体积没有超过膜堆料液罐的容积，则可直接加入新制的硫酸钙乳液，如果加入后体积将超过膜堆料液罐的容积，则需要将取出部分已经变清亮的硫酸钙乳液），加入到料室中，0.5小时后，分别从酸室中得到浓度为0.16mol/L的硫酸溶液，碱室中得到浑浊的氢氧化钙；取出酸室中硫酸溶液浓缩至所需浓度；将碱室中氢氧化钙固液分离，得到高纯氢氧化钙产品。

本发明的实施例2：膜分离法利用磷石膏制备硫酸的方法，取磷石膏40g，并加适量水，采用球磨机将其研磨成浆，然后加水稀释至800ml，获得粒度为5μm的硫酸钙乳液，并将硫酸钙乳液液置于膜堆料液罐的料室中；称取7g硫酸钾溶解于800ml水中，将该溶液置于极室中；在酸式及碱室中分别加入水1500ml，在面积为25cm²的膜堆中加直流电压15V，打开各室的循环泵，使双极膜在电场作用下工作，1.5小时后，料室中的溶液变清亮，继续增加质量浓度为50%的新配置硫酸钙乳液30ml，加入到料室中，0.5小时后，分别从酸室中得到浓度为0.2mol/L的硫酸溶液，碱室中得到浑浊的氢氧化钙；取出酸室中硫酸溶液浓缩至所需浓度；将碱室中氢氧化钙固液分离，得到高纯氢氧化钙产品。