一种低温分解磷石膏的方法技术

本发明专利技术专利提供了一种低温分解磷石膏的方法，属于磷化工处理技术领域。具体方案为：将磷石膏在金属离子溶液中预处理，把干燥后的磷石膏置入管式炉中，在氮气氛围下通入CO，于500~900 o

【技术实现步骤摘要】
一种低温分解磷石膏的方法


[0001]本专利技术涉及了一种低温分解磷石膏的方法，具体是磷石膏通过两步进行分解，过程简易，分解的温度较低，属于磷化工处理


技术介绍

[0002]磷石膏是工业湿法磷酸生产过程中采用硫酸与磷矿石反应产生的固体废弃物，其主要成分是二水硫酸钙（CaSO4·
2H2O），杂质主要有SiO2、P2O5、F化物及Mg、Al等金属氧化物。中国作为世界第一大磷肥生产国，同时也是第一大磷石膏副产国，湿法磷酸生产过程中，每制取1吨磷酸约产生4
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5吨磷石膏。磷化产业快速发展的同时，磷石膏也成为行业内难以解决的问题。我国磷石膏累积堆存量超过7亿吨，年排放量高达8000万吨，而利用率不足40%。大多数的磷石膏直接露天堆放或倾入海洋，不仅造成资源浪费、环境污染，还会影响社会发展、威胁人类安全。磷石膏目前在建材、化工产品、农业生产等方面应用广泛，其中消耗量最多的是磷石膏分解制CaO联产硫酸。磷石膏所存在的分解能耗高、分解温度高、投入的经济成本大，后期经济效益不理想等技术问题需改善。因此，降低磷石膏的分解温度及增大效益是目前最重要的研究方向。
[0003]专利技术专利CN101357773B中公开了一种降低磷石膏分解温度的方法，分别将气体还原剂CO、H2S，固体还原剂粉煤灰、煤矸石等粉体以及气
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固、固
‑
固复合还原剂作为外加剂加入磷石膏分解，采用双气氛反应，降低磷石膏分解温度而又保证高的分解率和脱硫率，该方法将磷石膏分解温度降低至≤1000 o
C，分解率≥95%，并且可以稳定的回收SO2资源。
[0004]专利技术专利CN101186281B中公开了一种磷石膏制酸过程中降低磷石膏分解温度的方法，磷石膏制酸联产水泥熟料过程中以煤做还原剂，加入以MgO、NaCl、SiO2、Al2O3、Fe2O3为主要成分的复合型催化剂，该方法将磷石膏分解温度降低至700~750 o
C，降低了能耗，同时生成的钙的化合物可直接作为优质水泥熟料，SO2可直接用作制酸原料。
[0005]专利技术专利CN105036170A中公开了一种磷石膏分解制备氧化钙的方法，在还原气氛
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氧化气氛循环两次分解生成CaO，生产出来的CaO可以用作填充剂、干燥剂，制造电石、纯碱、漂白粉等。
[0006]专利技术专利CN101456542A中公开了一种一氧化碳还原分解磷石膏的方法，在温度750~850 o
C，N2气氛下通入CO还原分解磷石膏。尾气中SO2体积百分含量≥10%，直接用作制二转二吸制酸工艺生产硫酸的合格原料气，固体渣料成分为CaO≥70wt%，可以用作水泥熟料。
[0007]专利技术专利CN103466675A中公开了一种磷石膏低温分解的方法，在一氧化碳气氛下，用Fe
‑
Ni复合催化分解磷石膏，该方法将磷石膏分解温度降低至570~630 o
C，达到了节能减耗的目的，同时生成的CaO可用作优质水泥熟料，而生成的SO2可用作制酸原料气。
[0008]以往的磷石膏分解技术一般存在如下问题：分解温度较高、分解过程复杂、产物成分较多、产物收率较低、能耗高。若能在降低磷石膏分解温度的基础上，简化操作步骤，增加产物收率，简化产物成分，为磷石膏的资源化利用创造条件，增加资源的回收利用率。

技术实现思路

[0009]本专利技术专利的内容为提供一种简单有效的低温分解磷石膏的方法。该方法是以一氧化碳为还原气体，氯化铁、氯化钴和氯化镍作为催化助剂，降低磷石膏的分解温度至500~900 o
C，简化操作步骤，提高分解率，提高产物纯度。
[0010]本专利的目的在于提供一种低温分解磷石膏的方法，其特征在于通过以下步骤实现：（1）磷石膏破碎、研磨、过筛。
[0011]（2）将筛分后100~120目的磷石膏粉末浸渍在金属离子浸渍液中搅拌8~12 h，金属离子浸渍液为含Fe
3+
、Co
2+
、Ni
2+
中的至少一种，在浸渍液中，Fe
3+
的浓度为0.4~0.8 mol/L、Co
2+
的浓度为0.4~0.6 mol/L、Ni
2+
的浓度为0.4~0.6 mol/L，过滤后的滤渣在110~130 o
C下干燥1~2 h，得到预处理的磷石膏。
[0012]（3）将步骤（2）所得的磷石膏置入管式炉中，通氮气3~5 min。切换气体为纯度99.99%的CO，在分解温度500~900 o
C下煅烧30~120 min，将磷石膏还原为CaS。
[0013]（4）待步骤（3）结束后，在上述的分解温度下，管式炉中切换气体为氧气，通入30~90 min，将CaS氧化成CaO。
[0014]磷石膏的成分复杂，副产物较多，且其分解机理复杂，分解的过程中吸收热量、分解温度高。在还原性气氛下，金属离子的加入可使磷石膏的分解温度降低，促进磷石膏的分解；该方法将磷石膏分解为硫化钙再转化为氧化钙可以使磷石膏分解温度降低，分解所需能量减少，操作简易。在定量CO还原气氛下，采用金属离子催化，实验所用的含金属离子的溶液为Fe
3+
、Co
2+
、Ni
2+
中的至少一种，通过切换反应所需气体分步分解磷石膏，实验得到的主要产物为CaO和SO2。
[0015]在CO还原氛围下，采用金属离子浸渍后分解磷石膏再进行氧化，其过程中主要反应如下：应如下：应如下：应如下：应如下：本专利技术所述磷石膏为湿法磷酸工艺所产生的固体废弃物，其主要成分如表1所示：表1：磷石膏原料的主要成分成分含量（%）成分含量（%）SO349.77Fe2O30.13CaO41.29BaO0.1SiO25.99SrO0.09P2O50.94Na2O0.07F0.86K2O0.06Al2O30.67MgO0.02本专利技术所述低温分解磷石膏的装置如附图所示。
[0016]本专利技术的有益效果：（1）本专利技术方法过程简易，能耗低，将磷石膏的分解温度降至500~900 o
C。
[0017]（2）本专利技术专利提出了新的金属离子催化剂体系。
[0018]（3）Fe
3+
、Co
2+
、Ni
2+
都为常见的金属离子，且作为催化剂使用的量少，（4）本
技术实现思路
所提供的方法，有利于降低磷石膏分解制备CaO联产水泥过程的温度，具有广阔的应用前景。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的实验装置图。
具体实施方式
[0020]下面结合实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术保护范围并不限于所述内容。
[0021]在本专利技术的实施例的描述中，需要理解的是，
“‑”
和“~”表示的是两个数值之同的范围，并且该范围包括端点。例如：“A
‑
B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温分解磷石膏的方法，其主要步骤如下：（1）磷石膏破碎、研磨、过筛。（2）把磷石膏粉末浸渍在含金属离子浸渍液中搅拌8~12 h，过滤后的滤渣在110~130 o
C下干燥，得到预处理的磷石膏。（3）将步骤（2）所得的磷石膏置入管式炉中，通氮气3~5 min。切换气体为CO，在一定分解温度下煅烧30~90 min，将磷石膏还原为CaS。（4）待步骤（3）结束后，管式炉中切换为氧气，通入30~120 min将CaS氧化成CaO。2.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓秋林，罗琴，郭礼清，黄晓枫，董发勤，谭宏斌，雷琴，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：