[发明专利]一种工业磷石膏废料处理方法

说明书

本发明公开了一种工业磷石膏废料处理方法，包括：(1)将磷石膏废料干燥、粉碎，获得磷石膏粉末；(2)将磷石膏粉末与催化剂研磨，混合，置于反应器中；(3)通入惰性气体，升温至400‑500℃，保持温度预处理1‑2h后，通入H₂S气体，反应1‑2h，制得SO₂和固体残渣；其中，所述催化剂包括由MgAlCeTi类水滑石制得的复合氧化物。该方法可以实现较低温度下的磷石膏废料的还原分解，降低了能耗。

技术领域

本发明涉及磷石膏处理领域，特别是涉及一种工业磷石膏废料处理方法。

背景技术

磷石膏是生产湿法磷酸时产生的固体工业副产物，其主要化学成分为CaSO4·2H2O，并含有少量的SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO，微量的金属离子及放射性元素，及未分解的磷矿粉、P2O5、F-和游离酸等杂质，通常呈现针状、板状、密实晶体和多晶核晶体。

在二水法制湿法磷酸的工艺中，每生产1吨磷酸产生4吨～5吨磷石膏，据统计，全世界磷石膏每年排放量多达2亿多吨，中国每年排放的磷石膏也多达2000多万吨，而综合利用率不足10％。未经处理的磷石膏堆放不仅占用大量的土地、资金，浪费大量的硫资源，而且会造成严重土壤、水体、大气污染。因此磷石膏的综合利用是一个世界性的难题。国内磷石膏还没有很好的利用途径，大多堆存处理，堆放磷石膏不仅要占用了大量土地，而且还要造成环境污染，因此加大磷石膏的合理利用途径，不仅可为实现磷肥工业的可持续发展和磷石膏的高度利用作出贡献，还能避免占用宝贵的土地资源和环境污染，意义十分重大。

本申请发明人在长期研究中发现，现有的还原分解磷石膏的反应机理多是固-固反应，并且反应需要的温度较高，不仅增加了能耗，而且工艺繁琐。此外，磷石膏的分解率和脱硫率都较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种工业磷石膏废料处理方法，该方法可以实现较低温度下的磷石膏废料的还原分解，降低了能耗。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：提供了一种工业磷石膏废料处理方法，包括：(1)将磷石膏废料干燥、粉碎，获得磷石膏粉末；(2)将磷石膏粉末与催化剂研磨，混合，置于反应器中；(3)通入惰性气体，升温至400-500℃，保持温度预处理1-2h后，通入H₂S气体，反应1-2h，制得SO₂和固体残渣；其中，所述催化剂包括由MgAlCeTi类水滑石制得的复合氧化物。

作为上述技术方案的优选，所述MgAlCeTi类水滑石的制备方法包括：将硝酸镁、硝酸铝、硝酸铈溶解于水中，搅拌均匀后，加入纳米TiO₂粉末，在60-70℃条件下超声分散1-2h，之后在70-80℃条件下剧烈搅拌，向混合物中滴加NaOH和Na₂CO₃的混合溶液，滴加完成后继续搅拌90-120min，停止搅拌后将其在70-80℃条件下静置36h，之后过滤、洗涤、干燥，制得所述MgAlCeTi类水滑石。

作为上述技术方案的优选，所述MgAlCeTi类水滑石中，Mg和Al的摩尔比为2-5。

作为上述技术方案的优选，所述催化剂的制备方法包括：将MgAlCeTi类水滑石在620℃-750℃条件下煅烧3-4h后，研磨，制得所述复合氧化物。

作为上述技术方案的优选，所述复合氧化物中，铈的氧化物的质量份数为5-10wt％。

作为上述技术方案的优选，所述复合氧化物中，钛的氧化物的质量份数为3-8wt％。

作为上述技术方案的优选，所述磷石膏粉末与催化剂的使用量质量比为15-20：1。

作为上述技术方案的优选，所述通入H₂S气体的速率为70-120mL/min。

作为上述技术方案的优选，所述通入惰性气体的速率为40-60mL/min。