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

利用磷石骨联产硫酸铵和碳酸钾的方法
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 酸钩的方法。
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, 然而产物中碳酸钩的含量较低,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碌u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 用磷石膏联产疏酸铵和碳酸钓的方法。
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°C;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) 2C03, COf与SO,的摩尔比在1. 0 ~ 1. 1
:1.0,反应温度保持在30~60°C,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CaC03含量在30 - 60%固体料浆,放入装有
3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。C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〜lh,关闭加热装置,连续搅 拌冷却至3Q-4(TC,过滤,滤渣经干燥得到改性CaC03。
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20〜100jam、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钩的方法,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钓的方法,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) 2C03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, 控制碳酸钩晶体的生长和改变碳酸钓的晶体形状。过滤分离后的碳酸钓经 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4丐 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CaC03的含量在90%以上,得到改性碳酸4丐适用于橡胶,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20|um、白度在75的磷石膏,制成含30%磷石膏的浆液 (磷石膏中二水石克酸钓含量为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35X:,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%(冊4) 2C03的溶液4. 18kg (碳酸铵与硫酸钓摩尔比为1:1),继续搅拌lh;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(冊4)2S04晶体1.12kg;
(2)在滤渣中加入水,制备含30。/。CaC03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。C,加入十二烷基辟u酸钠4. 3g,保持反应温度30min,关 闭加热装置,连续搅拌冷却至3(TC,过滤,滤渣经干燥得到改性碳酸钙0. 85kg。分析结果见表l。
表1.实施例1的分析结果
<table>table see original document page 5</column></row> <table>
实施例2
利用磷石膏联产硫酸铵和碳酸钓的方法,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lOOium、白度在85的磷石膏,制成40%磷石膏的浆液(磷 石膏中二水硫酸钩含量为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4(TC ,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 )2(:03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)2S04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°C,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4(TC,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
<table>table see original document page 5</column></row> <table>
实施例3
利用磷石膏联产疏酸铵和碳酸钓的方法,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70|am、白度在80的磷石膏,制成35%磷石膏的浆液(磷 石膏中二水硫酸钓含量为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°C ,调节搅拌机转速为100转/min, 加入椰油酸单乙醇酰胺碌基琥珀酸单酯二钠3. Og;加入含25% (NH4) 2C03 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(NH》2S04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8(TC,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匸,过滤,滤渣经干燥得到改性碳酸钓0. 95kg。 分析结果见表3。
表3.实施例3的分析结果
硫酸铵质量 碳酸钾质量 -友酸钩性能测试 硫酸铵 的收率 氮(N) 含量 水分 (H20) 含量 (%) 游离酸 (H2S04) 含量(%) 碳酸钩 (CaC03) 含量(%) 平均粒 径(H m) 碳酸钩的 吸油量 (ml/g) 与水 (H20) 的接触 角(度)
96. 85 21. 10 0. 23 0. 02 97. 81 3. 642 0. 59 90
实施例4
利用磷石膏联产疏酸铵和碳酸4丐的方法,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90jam、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S吏钓含量为93. 2% ),取6. 19kg加入到装有搅拌装置和加热装 置的IOL反应釜中,开动搅拌装置,升温至5(TC,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) 20)3的 溶液4. 80kg (碳酸铵与硫酸4丐摩尔比为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 (NH》2S04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9(TC,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5(TC,过滤,滤渣经 干燥得到改性碳酸钾0. 93kg。分析结果见表4。
表4.实施例4的分析结果
疏酸铵质量 碳酸钩质量 碳酸钩性能测试 硫酸铵 的收率 (°" 氮(N) 含量 (°" 水分 (H20) 含量 (%) 游离酸 (H2S04) 含量(°/。) 碳酸钾 (CaC03) 含量(%) 平均粒 径(U m) 碳酸4丐的 吸油量 (ml/g) 与水 (H20) 的接触 角(度)
94. 86 21. 05 0. 24 0. 04 96. 30 1. 317 0. 49 94
6

Claims (4)

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,CO32-与SO42-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g臾铵和碳酸钩的方法,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20〜100jnm、白度在75~85的^#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钓的方法, 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 改性剂为十二烷基碌u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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Open date: 20090729

C12 Rejection of a patent application after its publication