CN101531346A - 石膏转化分解法生产硫酸 - Google Patents
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Abstract
一种由石膏(包括磷石膏、天然石膏或其他副产石膏，其主要化学成分为CaSO4即硫酸钙)生产硫酸的方法，其特征是：把石膏转化为较易于分解的硫酸铵，硫酸铵分解直接得到三氧化硫，用水或稀硫酸吸收制得硫酸。本发明若以磷石膏为原料，磷石膏不必作任何预处理，直接进入反应并得到碳酸钙，碳酸钙是生产水泥的主要原料，因此本发明可以大量消除磷化工产生的危险废弃物磷石膏，并且得到磷化工所必需的主要原料硫酸，实现了硫的循环。本发明全过程没有任何三废排放，完全不产生二次污染，本发明实际消耗的原料，只是石膏和二氧化碳，消除温室气体二氧化碳，对改善环境也有助益，本发明所需投资较少，并具有显著的经济效益。
Description
本发明是一种由石膏(包括磷石膏、天然石膏或其他副产石膏，其主要化学成分为CaSO4即硫酸钙)生产硫酸的方法。
硫酸通常都是以硫铁矿、硫磺或冶炼废气为原料生产，硫铁矿资源有限，冶炼废气则更少，只有有色冶金企业才有，硫磺资源我国更缺，主要依赖从国外进口，而石膏我国不但矿产丰富，而且由磷化工产生的废料磷石膏，占用大片土地到处堆积如山，迫切需待利用，其他化工工艺也会副产一些石膏，所以用石膏为原料生产硫酸有重要意义。
以天然石膏为原料生产硫酸尚未见工业化生产的报导，以磷石膏生产硫酸则巳实现工业化生产，磷石膏需予先再浆洗涤脱磷、脱氟、干燥，再掺入焦炭等予热到700-800℃再进迥转炉，在迥转沪内经1400-1450℃高温灼烧，分解产生SO2气体，再经V2O5转化成SO3制成硫酸，迥转炉产生的SO2气体浓度很稀，杂质气体很多，不利于转化，特别是含氟气容易使催化剂V2O5中毒。由于工艺复杂，所需投资很大，分解磷石膏的温度高达1400-1450℃，耗能很大，工艺过程中产生严重的二次污染，所以此项工艺虽已实现工业化生产，但却无法推广使用。
本发明的目的，在于提供一种工艺过程简化，投资少，耗能较少，完全没有二次污染，不用矾触媒，并且具有较好经济效益的由石膏(包括磷石膏、天然石膏或其他副产石膏，其主要化学成分为CaSO4即硫酸钙)生产硫酸的方法。
本发明的构思是：先把石膏(硫酸钙)转化为较易于分解的硫酸铵，以氧化铁与硫酸铵加热反应放出氨气并生成硫酸铁，再加热分解硫酸铁，生成氧化铁并放出三氧化硫，氧化铁用于下批与硫酸铵的反应，放出的三氧化硫用水或稀硫酸吸收得到硫酸。
具体工艺如下：
一、石膏的转化：
常温下用洗涤过上批碳酸钙后的水吸收由上批反应(3)而来的氨，再吸收原料二氧化碳或搅拌下加入原料碳酸氢铵溶解，生成碳酸铵溶液，即反应(1)：6NH3+3CO2+3H2O→3(NH4)2CO3，或3NH3+3NH4HCO3→3(NH4)2CO3，再加入原料石膏粉于碳酸铵溶液内，在常温并且搅拌下进行反应，即反应(2)：3(NH4)2CO3+3CaSO4→3CaCO3+3(NH4)2SO4，反应60-90分钟完成，生成的碳酸钙不溶，过滤分离碳酸钙后得到硫酸铵溶液，碳酸钙经洗涤作为副产品，洗涤碳酸钙后的水回用于下批反应(1)。
二、硫酸铵分解：
由反应(2)所得的硫酸铵溶液，加入过量的氧化铁粉，先搅拌加热干燥，之后继续加热保持350-420℃并搅拌下反应，即反应(3)：Fe2O3+3(NH4)2SO4→Fe2(SO4)3+6NH3+3H2O，放出的氨气去下批反应(1)，如反应(1)只吸收二氧化碳，不加入碳酸氢铵，反应(3)放出的氨气需全部用于反应(1)，如反应(1)不吸收二氧化碳而只加入碳酸氢铵，则反应(3)放出的氨气只需约一半用于反应(1)，多余的约一半的氨气不用于反应(1)，而是作为副产品，不论只用二氧化碳或只用碳酸氢铵，反应(3)放出的氨气的量都应相同，反应(3)进行到放出的氨气放完为止。反应(3)结束后，继续加热升温达600℃以上，进行反应(4)：Fe2(SO4)3→Fe2O3+3SO3，放出三氧化硫气用水或稀硫酸吸收得到硫酸。氧化铁回用于下批反应(3)。
附图是整个工艺流程示意。
下面结合附图进一步叙述本发明的实施例：
洗涤上批碳酸钙后的水9吸收上批反应(3)而来的氨气18，再吸收原料二氧化碳10或加入原料碳酸氢铵11搅拌下溶解，进行反应(1)，生成的碳酸铵溶液12加入原料石膏粉13搅拌下进行反应(2)，反应结束后的物料14去过滤5，所得滤渣为碳酸钙16去洗涤6，用水23洗涤，洗涤后的碳酸钙8作为副产品，洗涤碳酸钙后的水9用于反应(1)，由过滤5所得滤液硫酸铵溶液15加入由反应(4)而得的氧化铁17进行反应(3)，反应(3)放出的氨气18去反应(1)，所得硫酸铁19加热进行反应(4)，放出的三氧化硫20用水或稀硫酸21吸收7得到硫酸22，氧化铁17回用于反应(3)。
本发明工艺流程简短，节省大量投资，不用矾触媒，直接得到三氧化硫，改变了生产硫酸的传统工艺。本发明若以磷石膏为原料，磷石膏不必作任何予处理，直接进入反应并得到碳酸钙，碳酸钙是生产水泥的主要原料，因此本发明可以大量消除磷化工产生的危险废弃物磷石膏，并且得到磷化工所必需的主要原料硫酸，实现了硫的循环。其他使用硫酸为原料的化工工艺，最终也会得到石膏，石膏再制成硫酸，同样可以实现硫的循环，以降低生产成本。本发明全过程没有任何三废排放，完全不产生二次污染，本发明实际消耗的原料，只是石膏和二氧化碳，二氧化碳可以从合成氨系统大量取得，也可从石灰窑或煤、炭燃烧取得，二氧化碳破坏大气臭氧层，是一种温室气体，本发明消除温室气体二氧化碳，对改善环境也有助益，本发明不仅投资少，而且具有显著的经济效益。
Claims (1)
1、一种由石膏(包括磷石膏、天然石膏或其他副产石膏，其主要化学成分为CaSO4即硫酸钙)生产硫酸的方法，其特征是：常温下用洗涤过上批碳酸钙的水吸收上批反应(3)放出的氨再吸收原料二氧化碳或加入原料碳酸氢铵溶解，生成碳酸铵溶液，即反应(1)：6NH3+3CO2+3H2O→3(NH4)2CO3，或6NH3+3NH4HCO3→3(NH4)2CO3，再加原料石膏粉于碳酸铵溶液内，在常温并且搅拌下进行反应，即反应(2)：3(NH4)2CO3+3CaSO4→3CaCO3+3(NH4)2SO4，过滤分离，滤渣碳酸钙用水洗涤后为副产品，滤液为硫酸铵溶液，加入过量的氧化铁粉，先搅拌加热干燥，之后继续加热保持350-420℃并搅拌下反应，即反应(3)：Fe2O3+3(NH4)2SO4→Fe2(SO4)3+6NH3+3H2O，放出的氨气去下批反应(1)，如反应(1)只吸收二氧化碳，不加入碳酸氢铵，反应(3)放出的氨气需全部用于反应(1)，如反应(1)不吸收二氧化碳而只加入碳酸氢铵，则反应(3)放出的氨气只需约一半用于反应(1)，多余的约一半的氨气不用于反应(1)，而是作为副产品，不论只用二氧化碳或只用碳酸氢铵，反应(3)放出的氨气的量都应相同，反应(3)进行到放出的氨气放完为止，反应(3)结束后，继续加热升温达600℃以上，进行反应(4)：Fe2(SO4)3→Fe2O3+3SO3，放出三氧化硫气用水或稀硫酸吸收得到硫酸，氧化铁回用于下批反应(3)。
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|---|---|---|---|---|
| CN102367168A (zh) * | 2011-09-28 | 2012-03-07 | 南京创能电力科技开发有限公司 | 等离子分解石膏的方法及其装置 |
| CN105883873A (zh) * | 2016-04-20 | 2016-08-24 | 航天推进技术研究院 | 基于硫酸热浸出从粉煤灰提取氧化铝的方法 |
| CN105923640A (zh) * | 2016-04-20 | 2016-09-07 | 航天推进技术研究院 | 硫酸活化除杂从粉煤灰提取氧化铝的方法 |
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2008
- 2008-03-14 CN CN200810086469A patent/CN101531346A/zh active Pending
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