[发明专利]利用磷石膏制备轻质碳酸钙的方法

说明书

本发明提供了一种利用磷石膏制备轻质碳酸钙的方法，磷石膏在浓硫酸和稀磷酸混酸体系下，将二水硫酸钙结晶转化为半水硫酸钙结晶得到净化磷石膏，然后通过一次转化反应得到粗酸钙，粗碳酸钙再溶解在盐酸溶液中，过滤得到氯化钙溶液，氯化钙溶液最后经过二次转化反应得到碳酸钙产品。得到优质的轻质碳酸钙产品，其质量可以与传统工艺利用天然石灰石生产的相媲美。轻质碳酸钙用途广泛，用量大，可以大大减少磷石膏固体废弃物的产生。本发明能耗较低、无二次污染物排放，实现了磷石膏的资源化再利用，变废为宝，将彻底解决磷化工生产企业的困境。

技术领域

本发明涉及一种磷石膏制备轻质碳酸钙的方法，属于化工生产技术领域。

背景技术

磷石膏是湿法磷酸生产企业排放的废渣，生产1吨磷酸(以100％P₂O₅计)产生4.8～5.0吨磷石膏。目前，世界磷石膏产量已超2.8亿吨，而我国的产量也已超过5千万吨，综合利用率不到30％。磷石膏主要是二水硫酸钙，其中含磷、氟、铁、铝、镁、硅等少量有害杂质，pH值4～5。磷石膏主要作为水泥缓凝剂、石膏砖等建筑材料使用，但磷石膏含磷、氟等杂质的特性，严重制约了其在建筑行业的大量使用。因此，需要开发不同的途径扩大磷石膏的综合利用。

轻质碳酸钙的用途非常广泛，可以用在橡胶行业、塑料行业作为填充剂，油漆、涂料行业作为改性剂等等。

传统轻质碳酸钙生产工艺是以石灰石为原料，其生产工艺为:石灰石缎烧(超过900℃)—熟石灰消化—石灰乳碳化—固液分离—干燥—包装。此工艺需要消耗大量的天然石灰石，同时能耗高，环境污染大。我们希望通过利用磷石膏固体废弃物生产轻质碳酸钙，一方面解决磷石膏堆放难题，另一方面更能减少天然石灰石的开采，一举两得，具有较高的经济、环保价值。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种利用磷石膏制备轻质碳酸钙的方法。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种利用磷石膏制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于：首先让磷石膏在浓硫酸和稀磷酸混酸体系下，将二水硫酸钙结晶转化为半水硫酸钙结晶得到净化磷石膏，然后通过一次转化反应得到粗碳酸钙，粗碳酸钙再溶解在盐酸溶液中，过滤得到氯化钙溶液，氯化钙溶液最后经过二次转化反应得到碳酸钙产品。

上述方案的具体工艺为：按以下步骤制备：

(1)、在预混槽中加入质量浓度为98％的浓硫酸和P₂O₅含量为10～20％的稀磷酸，然后再加入磷石膏搅拌分散均匀得到分散料浆，加入的浓硫酸和稀磷酸的量满足整个分散料浆反应体系中按照质量浓度SO₃的含量为10～15％、P₂O₅的含量为10～20％；

再将分散料浆泵入转晶槽，控制反应温度在50～80℃，搅拌反应，反应结束后，过滤、滤饼洗涤得到净化磷石膏；

(2)、一次转化反应，将得到的净化磷石膏加入转化反应器中，用工艺水调节液固比1-2：1，通入氨气和二氧化碳气体经过转化反应得到碳酸钙料浆；

(3)、将碳酸钙料浆过滤，滤饼洗涤后送入酸化分解槽中，加入稀盐酸溶液溶解，然后过滤得到氯化钙溶液；

(4)、二次转化反应，将氯化钙溶液再次泵入转化器中，先通入氨气调节反应液pH5-7，再通入二氧化碳反应，反应过程中同时通入氨气，保证反应液pH5-7，反应结束后过滤、干燥得到碳酸钙产品。

采用上述方案，在步骤(1)中，将磷石膏加入硫酸与磷酸组成混酸体系，将二水石膏全部转晶为半水石膏。磷石膏结晶形态的转变，充分释放了二水石膏晶体间包裹的杂质。在除杂的过程中，同时可以回收了磷石膏中夹杂的磷、铁、铝镁等元素。过滤后的半水硫酸钙中磷、氟等杂质减少70％以上。