CN101492178A - 利用磷石膏联产硫酸铵和碳酸钙的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用磷石膏联产硫酸铵和碳酸钙的方法，取磷石膏的浆液，加入到反应釜中；开动搅拌装置，加热至30～60℃；加入添加剂、(NH4)2CO3，反应温度保持在30～60℃，反应时间为0.5h～2h；结束反应后，关闭加热和搅拌装置，降至室温，过滤，滤液调pH＝5.5～6.0，经浓缩、结晶、干燥得到硫酸铵产品；在滤渣中加入水，得到CaCO3含量在30～60％固体料浆，放入反应器中；开动搅拌装置，加热至70～90℃和表面改性剂混合，保持反应温度0.5h～1h，关闭加热装置，连续搅拌冷却至30～50℃，过滤，滤渣经干燥得到改性CaCO3。本发明能同时制备硫酸铵和碳酸钙，且能提高碳酸钙的利用价值，工艺简单、回收率高、生产成本低。

Description

利用磷石膏联产硫酸铵和碳酸钙的方法
技术领域
本发明涉及化工领域，具体来说涉及一种利用磷石膏联产硫酸铵和碳酸钙的方法。
背景技术
磷石膏是湿法磷酸生产过程中排放的工业废渣。由于生产流程的不同而会含有二水石膏和半水石膏，以二水石膏为主要成份。此外还含有少量未分解的磷矿粉、游离磷酸、磷酸铁、磷酸铝和氟硅酸盐等杂质。我国磷石膏的年排放量已超过5000万吨，不仅占用大量土地，而且严重地污染了环境。
目前硫酸铵生产多由合成氨与硫酸中和制得硫酸铵，但是合成氨工艺复杂，所以生产成本高，不能满足市场的需要。湿法磷酸的工业废渣磷石膏中的杂质种类及含量较高，从而影响磷石膏转化制备硫酸铵的转化率，然而产物中碳酸钙的含量较低，粒径较大，不能达到橡胶、油漆、PVC和塑料填料要求。
硫酸铵主要用于制造复合肥、过硫酸铵、助染剂、电池填充、焊液电镀液、防火化合物制造；在酶制剂的生产中需要大量的硫酸铵作为盐析剂，具有广阔的市场前景。碳酸钙作为一种重要的无机化工产品，广泛应用于橡胶、塑料、造纸、涂料、油墨、医药等工业中。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺点而提供一种能同时制备硫酸铵和碳酸钙，且能提高碳酸钙的利用价值，工艺简单、回收率高、生产成本低的利用磷石膏联产硫酸铵和碳酸钙的方法。
本发明的利用磷石膏联产硫酸铵和碳酸钙的方法，包括以下步骤：
(1)取含30～40％的磷石膏的浆液，加入到装有搅拌装置和加热装置的反应釜中；开动搅拌装置，调节搅拌机转速为60～200转/min，加热至30～60℃；加入反应添加剂，添加剂的用量为反应体系中总量的0.05～0.3％，然后加入重量浓度为23～27％(NH4)2CO3，CO3 2-与SO4 2-的摩尔比在1.0～1.1∶1.0，反应温度保持在30～60℃，反应时间为0.5h～2h；结束反应后，关闭加热和搅拌装置，降至室温，过滤，滤液调pH＝5.5～6.0，经浓缩、结晶、干燥得到硫酸铵产品；
(2)在滤渣中加入水，得到CaCO3含量在30～60％固体料浆，放入装有搅拌装置和加热装置的反应器中；开动搅拌装置，调节搅拌机转速为300～500转/min，加热至70～90℃和表面改性剂混合，表面改性剂的用量为碳酸钙质量的0.5～1.5％，保持处理温度0.5h～1h，关闭加热装置，连续搅拌冷却至30～40℃，过滤，滤渣经干燥得到改性CaCO3。
上述的利用磷石膏联产硫酸铵和碳酸钙的方法，其中：磷石膏为生产高浓度磷肥的废弃物磷石膏经过调浆、漂洗、沉降、筛分，得到的平均粒径在20～100μm、白度在75～85的磷石膏。
上述的利用磷石膏联产硫酸铵和碳酸钙的方法，其中：反应的添加剂为脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠、椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠或硬脂酸聚乙二醇(10000)酯中的的一种、两种或两种以上。
上述的磷石膏联产硫酸铵和碳酸钙的方法，其中：表面改性剂为十二烷基硫酸钠、硬脂酸钠或月桂醇聚氧乙烯醚磷酸钠中的一种、两种或两种以上。
本发明与现有技术相比，从以上技术方案可知，利用高浓度磷肥的废弃物磷石膏为原料，将其净化、筛分，达到合适的粒径和白度，减小磷石膏中游离磷酸、磷酸铁、磷酸铝和氟硅酸盐的含量。将磷石膏的浆液加热，加入反应添加剂和(NH4)2CO3溶液，反应添加剂增大固液接触面积和提高反应速率，在反应添加剂促进反应进行的同时，控制反应温度和搅拌速度，控制碳酸钙晶体的生长和改变碳酸钙的晶体形状。过滤分离后的碳酸钙经分级后制备其浆液并且加热，加入表面改性剂，表面改性剂吸附在碳酸钙晶体表面形成一疏水层，从而能够在有机介质中分散均匀；反应后的滤渣中CaCO3的含量在90％以上，得到改性碳酸钙适用于橡胶，油漆和塑料填料。
具体实施方式
实施例1
利用磷石膏联产硫酸铵和碳酸钙的方法，包括以下步骤：
(1)生产高浓度磷肥的废弃物磷石膏经过调浆、漂洗、沉降、筛分，得到的平均粒径在20μm、白度在75的磷石膏，制成含30％磷石膏的浆液(磷石膏中二水硫酸钙含量为94.5％)，取6.07kg加入到装有搅拌装置和加热装置的反应釜中，开动搅拌装置，升温至35℃，调节搅拌机转速为60转/min，加入脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠1.34g；加入含23％(NH4)2CO3的溶液4.18kg(碳酸铵与硫酸钙摩尔比为1∶1)，继续搅拌1h；关闭加热和搅拌装置，降至室温，过滤，滤液调pH＝6.0，经浓缩、结晶、干燥得到(NH4)2SO4晶体1.12kg；
(2)在滤渣中加入水，制备含30％CaCO3的浆液2.87kg，加入到装有搅拌装置和加热装置的反应釜中，开动搅拌装置，调节搅拌机转速为300转/min，升温至90℃，加入十二烷基硫酸钠4.3g，保持反应温度30min，关闭加热装置，连续搅拌冷却至30℃，过滤，滤渣经干燥得到改性碳酸钙0.85kg。分析结果见表1。
表1.实施例1的分析结果
Figure A20091010245500051
实施例2
利用磷石膏联产硫酸铵和碳酸钙的方法，包括以下步骤：
(1)生产高浓度磷肥的废弃物磷石膏经过调浆、漂洗、沉降、筛分，得到的平均粒径在100μm、白度在85的磷石膏，制成40％磷石膏的浆液(磷石膏中二水硫酸钙含量为92.7％)，取4.64kg加入到装有搅拌装置和加热装置的反应釜中，开动搅拌装置，升温至40℃，调节搅拌机转速为200转/min，加入硬脂酸聚乙二醇(10000)酯8.3g；加入含25.2％％(NH4)2CO3的溶液4.19kg(碳酸铵与硫酸钙摩尔比为1.1∶1)，继续搅拌1.5h；关闭加热和搅拌装置，降至室温，过滤，滤液调pH＝5.5，经浓缩、结晶、干燥得到(NH4)2SO4晶体1.22kg；
(2)在滤渣中加入水，制备含60％CaCO3的浆液1.59kg，加入到装有搅拌装置和加热装置的改性反应釜中，开动搅拌装置，调节搅拌机转速为500转/min，升温至70℃，加入月桂醇聚氧乙烯醚磷酸钠14.3g，保持反应温度40min，关闭加热装置，连续搅拌冷却至40℃，过滤，滤渣经干燥得到改性碳酸钙0.92kg。分析结果见表2。
表2.实施例2的分析结果
Figure A20091010245500052
实施例3
利用磷石膏联产硫酸铵和碳酸钙的方法，包括以下步骤：
(1)生产高浓度磷肥的废弃物磷石膏经过调浆、漂洗、沉降、筛分，得到的平均粒径在70μm、白度在80的磷石膏，制成35％磷石膏的浆液(磷石膏中二水硫酸钙含量为93.9％)，取5.24kg加入到装有搅拌装置和加热装置的反应釜中，开动搅拌装置，升温至40℃，调节搅拌机转速为100转/min，加入椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠3.0g；加入含25％(NH4)2CO3的溶液4.04kg(碳酸铵与硫酸钙摩尔比为1∶1.05)，继续搅拌1.5h；关闭加热和搅拌装置，降至室温，过滤，滤液调pH＝5.78，经浓缩、结晶、干燥得到(NH4)2SO4晶体1.28kg；
(2)在滤渣中加入水，制备含40％CaCO3的浆液2.45kg，加入到装有搅拌装置和加热装置的改性反应釜中，开动搅拌装置，调节搅拌机转速为400转/min，升温至80℃，加入硬脂酸钠9.8g，保持反应温度40min，关闭加热装置，连续搅拌冷却至35℃，过滤，滤渣经干燥得到改性碳酸钙0.95kg。分析结果见表3。
表3.实施例3的分析结果
Figure A20091010245500061
实施例4
利用磷石膏联产硫酸铵和碳酸钙的方法，包括以下步骤：
(1)生产高浓度磷肥的废弃物磷石膏经过调浆、漂洗、沉降、筛分，得到的粒径在90μm、白度在83的磷石膏，制成含30％磷石膏的浆液(磷石膏中二水硫酸钙含量为93.2％)，取6.19kg加入到装有搅拌装置和加热装置的10L反应釜中，开动搅拌装置，升温至50℃，调节搅拌机转速为150转/min，加入椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠和脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠质量比为1∶1的混合物8g；加入含27％(NH4)2CO3的溶液4.80kg(碳酸铵与硫酸钙摩尔比为1∶1.2)，继续搅拌2h；关闭加热和搅拌装置，降至室温，过滤，滤液调pH＝5.56，经浓缩、结晶、干燥得到(NH4)2SO4晶体1.26kg；
(2)在滤渣中加入水，制备含50％CaCO3的浆液1.92kg，加入到装有搅拌装置和加热装置的反应釜中，开动搅拌装置，调节搅拌机转速为350转/min，升温至90℃，加入硬脂酸钠和月桂醇聚氧乙烯醚磷酸钠各4.5g，保持反应温度50min，关闭加热装置，连续搅拌冷却至50℃，过滤，滤渣经干燥得到改性碳酸钙0.93kg。分析结果见表4。
表4.实施例4的分析结果
Figure A20091010245500062

Claims (3)

1、一种利用磷石膏联产硫酸铵和碳酸钙的方法，包括以下步骤：
(1)取含30～40％的磷石膏的浆液，加入到装有搅拌装置和加热装置的反应釜中；开动搅拌装置，调节搅拌机转速为60～200转/min，加热至30～60℃；加入反应添加剂，添加剂的用量为反应体系中总量的0.05～0.3％，然后加入重量浓度为23～27％(NH4)2CO3，CO3 2-与SO4 2-的摩尔比在1.0～1.1∶1.0，反应温度保持在30～60℃，反应时间为0.5h～2h；结束反应后，关闭加热和搅拌装置，降至室温，过滤，滤液调pH＝5.5～6.0，经浓缩、结晶、干燥得到硫酸铵产品；
(2)在滤渣中加入水，得到CaCO3含量在30～60％固体料浆，放入装有搅拌装置和加热装置的反应器中；开动搅拌装置，调节搅拌机转速为300～500转/min，加热至70～90℃和表面改性剂混合，表面改性剂的用量为碳酸钙质量的0.5～1.5％，保持处理温度0.5h～1h，关闭加热装置，连续搅拌冷却至30～40℃，过滤，滤渣经干燥得到改性CaCO3。
2、如权利要求1所述的利用磷石膏联产硫酸铵和碳酸钙的方法，其中：磷石膏为生产高浓度磷肥的废弃物磷石膏经过调浆、漂洗、沉降、筛分，得到的平均粒径在20～100μm、白度在75～85的磷石膏。
3、如权利要求1或2所述的利用磷石膏联产硫酸铵和碳酸钙的方法，其中：反应的添加剂为脂肪醇聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯二钠、椰油酸单乙醇酰胺磺基琥珀酸单酯二钠或硬脂酸聚乙二醇酯中的一种、两种或两种以上。
4。如权利要求3所述磷石膏联产硫酸铵和碳酸钙的方法，其中：表面改性剂为十二烷基硫酸钠、硬脂酸钠或月桂醇聚氧乙烯醚磷酸钠中的一种、两种或两种以上。
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