一种使用氯化铵分解磷矿制备轻质碳酸钙的方法技术

本发明专利技术涉及工业固体废物利用技术领域，具体是一种使用氯化铵分解磷矿制备轻质碳酸钙的方法。本发明专利技术在CaCl2亚熔盐体系采用氯化铵作为隐形酸介质，以磷矿粉为原料，在氯化钙亚熔盐体系中与氯化铵发生反应生成重过磷酸钙与CaCl2溶液，并释放出氨气，无硫酸消耗及磷石膏排放，将所得CaCl2溶液与碳酸铵进行反应，得到轻质碳酸钙沉淀与氯化铵溶液，在得到轻质碳酸钙产品的同时，还得到了氯化铵溶液，可回收利用于磷矿石的分解。本发明专利技术的方法是一种无硫酸消耗及磷石膏排放，且氯化铵溶液可循环利用的使用氯化铵分解磷矿制备轻质碳酸钙的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种使用氯化铵分解磷矿制备轻质碳酸钙的方法
本专利技术涉及磷矿处理
，具体是一种使用氯化铵分解磷矿制备轻质碳酸钙的方法。
技术介绍
传统重钙采用“加法”生产工艺，每生产1吨重钙至少需要消耗0.46吨硫酸，产生0.93吨磷石膏。磷石膏是湿法磷酸生产过程中产生的工业废渣。每生产1吨磷酸(以P2O5计)，一般产生4-5吨磷石膏。磷石膏的主要成分是二水硫酸钙或半水硫酸钙，以及含有少量石英、未分解的磷灰石、水溶性P2O5、不溶性P2O5、共晶P2O5、氟化物及氟、铝、镁的磷酸盐和硫酸盐等。目前磷石膏主要用于生产建材制品，包括水泥缓(调)凝剂、建筑石膏粉、纸面石膏板、纤维石膏板，以及矿坑填充剂和道路路基材料等。由于磷石膏中可溶性磷、氟及其它杂质对磷石膏建材制品性能产生不利影响，如石膏凝结时间延长、硬化体强度降低、晶体结构疏松等，而且其水份含量高，由此导致磷石膏制备建材制品品质差、附加值低、市场运输半径短。此外，由于硫酸钙和碳酸钙在硫酸铵中的溶度积相差3000多倍，因此硫酸钙容易通过碳酸化反应过程转化为固体产物碳酸钙并同步生产硫酸铵母液，硫酸铵母液还可以进一步经转化制备硫酸钾及氯化铵钾等硫基复肥产品。然而，一方面由于磷石膏中的杂质几乎全部进入固体产物中，由此导致所得碳酸钙产品颗粒细小、纯度和白度差、附加值低，难以大规模利用；另一方面，磷石膏中的硫酸钙转化为碳酸钙后需要消耗大量的氨，而消耗的氨最终转化为硫酸铵或氯化铵等低附加值产品，由此导致整体技术经济性难过关。基于此，针对现有传统的二水湿法磷酸萃取工艺中附产大量磷石膏及磷石膏碳酸化转化制备碳酸钙技术经济性不好的突出问题，因此需要寻找一种无磷石膏产生磷矿分解方法。轻质碳酸钙又称沉淀碳酸钙。轻质碳酸钙是用化学加工方法制得的。由于它的沉降体积(2.4-2.8mL/g)比用机械方法生产的重质碳酸钙沉降体积(1.1-1.9mL/g)大，因此被称为轻质碳酸钙。它的化学式为CaCO3，它与所有的强酸发生反应，生成和相应的钙盐(如氯化钙CaCl2)，同时放出二氧化碳。在常温(25℃)下，轻质碳酸钙在水中的浓度积为8.7/1029、溶解度为0.0014；轻质碳酸钙水溶液的pH值为9.5～10.2；空气饱和轻质碳酸钙水溶液的pH值为8.0～8.6；轻质碳酸钙无毒、无臭、无刺激性，通常为白色，相对密度为2.7～2.9；沉降体积2.5ml/g以上，比表面积为5m2/g左右。轻质碳酸钙的作用及用途非常广泛，可用于以下行业：①橡胶行业：碳酸钙是橡胶工业中使用最早量最大大填充剂之一，碳酸钙大量填充在橡胶之中，可以增加制品的容积，从而节约昂贵的天然橡胶达到降低成本的目的，碳酸钙填入橡胶能获得比纯橡胶硫化物更高的抗张强度耐磨性，撕裂强度，并在天然橡胶和合成橡胶中有显著的补强作用，同时可以调整稠度。②塑料行业：碳酸钙在塑料制品中能起到一种骨架作用，对塑料制品尺寸的稳定性有很大作用，能提高制品的硬度，还可以提高制品的表面光泽和表面平整性。在一般塑料制品中添加碳酸钙耐热性可以提高，由于碳酸钙白度在90％以上，还可以取代昂贵的白色颜料起到一定的增白作用。③油漆行业：碳酸钙在油漆行业中的用量较大，是不可缺少的骨架，在稠漆中用量为30％以上，酚醛磁漆4-7％里酚醛细花纹皱纹漆39％以上。④水性涂料行业：在水性涂料行业的应用，用途更为广泛，能使涂料不沉降，易分散，光泽好等特性，在水性涂料用量为20-60％。另外，碳酸钙在造纸工业起重要作用能保证纸的强度，白度，成本较低。在电缆行业能起一定的绝缘作用。还能作为牙膏的摩擦剂。综上，寻找一种能通过分解磷矿来制备轻质碳酸钙，并且无磷石膏产生的方法是当务之急。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提供一种使用氯化铵分解磷矿制备轻质碳酸钙的方法，包括如下步骤：(1)将磷矿打碎后与氯化铵溶液混合，搅拌化浆；(2)将磷矿粉浆加入到CaCl2亚熔盐中，进行反应；(3)充分反应后向反应物中加水进行稀释，出料，过滤，分别得到滤液和滤饼；(4)向滤液中加入碳酸铵，搅拌，沉淀完全后过滤，得到滤饼和滤液；(5)用水洗涤滤饼，将滤饼烘干，即得轻质碳酸钙，滤液收集待用。优选的，所述磷矿打碎，是将磷矿打碎成粉末。打成粉末的磷矿更易于氯化铵溶液反应，使反应更快，更易化浆。优选的，所述氯化铵溶液是过饱和氯化铵溶液。进一步优选的，所述过饱和氯化铵溶液，是60℃的过饱和溶液。过饱和氯化铵溶液含有较多的氯化铵，并且在与矿石反应将溶液中的氯化铵消耗之后能及时得到补充，60℃情况下氯化铵溶解度较大，过饱和氯化铵溶液中所含有的氯化铵也较多，并且不会因温度过高而导致氯化铵水解量增大造成损失。优选的，所述步骤(2)的CaCl2亚熔盐，是将CaCl2与其重量50-150％的水混合后搅拌均匀，升温至170℃-180℃，保持稳定即得。此时的CaCl2亚熔盐体系较为稳定。优选的，所述步骤(2)，将磷矿粉浆加入到CaCl2亚熔盐的过程中，将磷矿粉浆缓慢加入。以避免因磷矿粉浆快速加入而导致快速产生大量泡沫，造成溢出，并影响反应速度。优选的，所述步骤(2)，反应时间控制在2h以上。以使反应充分进行。优选的，所述步骤(3)，加水进行稀释，是加入反应物重量15-40％的水。此时稀释效果较好，用量也较为适中，不会因加入水量较多导致重过磷酸钙溶于水的量增加而造成重过磷酸钙损失。优选的，所述步骤(4)，是先将滤液加氨水或氧化钙调节溶液pH≥8，过滤，除去沉淀得到精制滤液，再向其中加入碳酸铵。由于磷矿中含有白云石，故CaCl2溶液中含有MgCl2，将滤液加氨水或氧化钙调节溶液pH≥8，可以使MgCl2变成Mg(OH)2沉淀，过滤脱去，以提升CaCl2溶液的纯度，进一步确保CaCO3纯度。优选的，所述步骤(4)，向滤液中加入碳酸铵后，对滤液进行加热，保持滤液温度在40-60℃。碳酸铵溶解时会吸收热量，造成溶液温度下降，但温度的降低会造成碳酸铵溶解度的减少，不利于溶解与反应，因此对滤液进行加热，并保持一定的温度有利于反应的进行。所述步骤(4)，向滤液中加入碳酸铵，是向溶液中加入碳酸铵溶液。进一步优选的，所述碳酸铵溶液，是40-60℃的碳酸铵溶液。将碳酸铵先溶于水配置成溶液，再与滤液进行反应可避免碳酸铵溶于水时大量吸热造成的滤液温度变化，影响反应的进行，且碳酸铵溶解时会吸收热量，造成溶液温度下降，但温度的降低会造成碳酸铵溶解度的减少，不利于溶解与反应。本专利技术的方法在CaCl2亚熔盐体系采用氯化铵作为隐形酸介质，以磷矿粉为原料，在氯化钙亚熔盐体系中与氯化铵发生反应生成重过磷酸钙与CaCl2溶液，并释放出氨气，无硫酸消耗及磷石膏排放，将所得CaCl2溶液与碳酸铵进行反应，得到轻质碳酸钙沉淀与氯化铵溶液，在得到轻质碳酸钙产品的同时，还得到了氯化铵溶液，可回收利用于磷矿石的分解。本专利技术的主要反应方程式如下：磷矿氯化铵分解时：2Ca5(PO4)3F+12NH4Cl＝3Ca(H2PO4)2+CaF2+12NH3↑+6CaCl2(反应条件：160-180℃，CaCl2亚熔盐体系)CaCO3+CaSiO3+2NH4Cl＝2NH3↑+H2O+CaCl2+CO2↑+SiO2·2H2O(反应条件：160-180℃，CaCl2亚熔盐体系)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用氯化铵分解磷矿制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将磷矿打碎后与氯化铵溶液混合，搅拌化浆；(2)将磷矿粉浆加入到CaCl2亚熔盐中，进行反应；(3)充分反应后向反应物中加水进行稀释，出料，过滤，分别得到滤液和滤饼；(4)向滤液中加入碳酸铵，搅拌，沉淀完全后过滤，得到滤饼和滤液；(5)用水洗涤滤饼，将滤饼烘干，即得轻质碳酸钙，滤液收集待用。

【技术特征摘要】
1.一种使用氯化铵分解磷矿制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将磷矿打碎后与氯化铵溶液混合，搅拌化浆；(2)将磷矿粉浆加入到CaCl2亚熔盐中，进行反应；(3)充分反应后向反应物中加水进行稀释，出料，过滤，分别得到滤液和滤饼；(4)向滤液中加入碳酸铵，搅拌，沉淀完全后过滤，得到滤饼和滤液；(5)用水洗涤滤饼，将滤饼烘干，即得轻质碳酸钙，滤液收集待用。2.根据权利要求1所述的使用氯化铵分解磷矿制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于，所述磷矿打碎，是将磷矿打碎成粉末。3.根据权利要求1所述的使用氯化铵分解磷矿制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于，所述氯化铵溶液是过饱和氯化铵溶液。4.根据权利要求3所述的使用氯化铵分解磷矿制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于，所述过饱和氯化铵溶液，是60℃的过饱和溶液。5.根据权利要求1所述的使用氯化铵分解磷矿制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于，所述步骤(2)的CaCl2亚熔盐，是将CaCl2与其重量5...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴有丽，项双龙，廖吉星，何润林，何花，王采艳，唐丽君，韩朝应，蒋学华，徐立钦，罗付浪，
申请(专利权)人：贵阳开磷化肥有限公司，贵州开磷集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州,52