[发明专利]一种由磷石膏制备硫酸钙的方法

说明书

技术领域

本发明属于固体废弃物资源化利用领域，尤其涉及一种由磷石膏制备硫酸钙的方法。

背景技术

磷石膏是用磷矿湿法制磷酸生产过程中的副产物，每生产1吨磷酸大约会产生4～5吨左右的磷石膏。据中国磷肥工业协会的统计数据，中国磷石膏累计产生量已超过3亿吨，堆存量已超过2.5亿吨。随着高品位磷矿资源日益枯竭，更多的中低品位磷矿被开发利用，磷石膏产生量还在持续增加。磷石膏主要成分为CaSO₄，其含量(干基质量分数)大约在86％左右。作为一种化学石膏，磷石膏与天然石膏不同，其所含的杂质成分会对其应用性能产生较大影响。例如，磷石膏中的酸性废水不仅具有腐蚀性，而且磷酸根离子附着于石膏表面，会降低石膏凝固速度和硬化后产品的强度；氟化物的存在，会使石膏产品易于风化，强度降低；有机物的存在，会对石膏制品的色泽和强度产生影响等。因此，磷石膏通常要经过加工处理除去其中的有害杂质后，才能获得较好的应用性能。现有的磷石膏加工处理工艺包括石灰中和、水洗、煅烧和蒸汽处理等，这些处理工艺虽然在一定程度上可消除一些有害杂质的不利影响，但处理后磷石膏的品质仍较低，与天然石膏矿相比，无论是性能还是生产成本方面，往往都难有竞争优势，加上我国天然石膏矿资源相对较丰富，因此这些工艺很难在实际生产上大规模推广应用。要解决磷石膏资源化利用的现实问题，迫切需要从技术、成本和产品档次等方面寻求新的突破。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本发明的主要目的在于提供一种由磷石膏制备硫酸钙的方法，所述方法处理磷石膏后，得到了纯度和附加值较高的硫酸钙产品，解决了磷石膏无法有效资源化利用的现实问题。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种由磷石膏制备硫酸钙的方法，所述方法包括：

1)在磷石膏中加入氢氧化钠或氢氧化钾溶液，搅拌，室温反应后固液分离得到滤渣及硫酸盐溶液，将所述滤渣洗涤得到钙渣；

2)将步骤1)得到的所述硫酸盐溶液进行处理，得到氢氧化钠或氢氧化钾溶液及硫酸溶液，所述处理方法选自电渗析和离子交换法；

3)在步骤1)得到的所述钙渣中加入第一酸性溶液，溶解钙渣得到包含钙离子的溶液，所述第一酸性溶液选自盐酸或乙酸；

4)将步骤2)得到的硫酸溶液与步骤3)得到的包含钙离子的溶液混合，发生交换反应，得到硫酸钙沉淀物。

作为进一步的优选，所述步骤1)中，所述反应温度为10-40℃，所述反应时间为8-20min。

作为进一步的优选，所述步骤1)中，所述氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液的浓度为1.80mol/L－2.60mol/L，所述氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液的用量为1kg磷石膏使用包含10-12mol NaOH或KOH的溶液。

作为进一步的优选，所述步骤2)中得到的氢氧化钠或氢氧化钾溶液再次用于步骤1)中与所述磷石膏反应。

作为进一步的优选，所述步骤2)中，所述电渗析为采用双极膜电渗析装置进行三级逆流电渗析。

作为进一步的优选，所述步骤3)中，所述盐酸或乙酸的用量为：1kg磷石膏使用包含8-12mol HCl或CH₃COOH的溶液。

作为进一步的优选，所述步骤4)中，所述交换反应后还获得第二酸性溶液，所述第二酸性溶液再次用于步骤3)中与所述钙渣反应。

作为进一步的优选，所述步骤4)中，硫酸中的H离子质量与第一酸性溶液中的H离子质量相当。

作为进一步的优选，所述步骤4)中，所述硫酸用量为：1kg磷石膏使用包含4-6mol H₂SO₄的溶液。

作为进一步的优选，所述步骤4)中，得到的硫酸钙沉淀物中CaSO₄的干基纯度为99％-99.99％。