CN102730733A - 一种磷石膏分解渣提纯制备氧化钙的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磷石膏分解渣中提纯氧化钙的方法，属于磷石膏的资源化应用领域，同时属于氧化钙等钙类物质的生产技术领域，该方法首先对磷石膏分解渣进行除杂，物料经干燥后煅烧，冷却后即得氧化钙成品，提纯后的氧化钙纯度最高可达到91%，本发明的生产工艺简单易行，生产成本低，变废为宝，耗能低；在促进磷石膏的综合利用的同时，为钙质下游应用产品提供了原料，增大了磷石膏应用的产业链，节约了大量的资源，应用前景广阔、市场前景好，无污染环境。
Description
技术领域
本发明属于磷石膏的资源化应用领域，同时属于氧化钙等钙类物质的生产工艺技术领域，具体涉及了一种磷石膏分解渣中氧化钙的提纯制备方法。
背景技术
磷石膏是生产湿法磷酸的副产物，是化学工业中排放量最大的固体废物之一，每生产1吨磷肥，平均产生3.75 吨磷石膏，2009年我国的磷石膏排放量已达 5000万吨。大部分磷石膏采用露天堆放和倾入大海两种方式处理，国内堆存的磷石膏渣已经超过1.2亿吨。而磷石膏中含有大量的有害物质，在占用大量土地资源的同时，还污染了我们的生存环境。目前，磷石膏的资源化利用主要是用于联产水泥和硫酸，由于磷石膏含有磷、氟和放射性核素等有害物质，其化学组成对水泥熟料的烧制有较大影响，这些有害物质残留在分解后的石膏渣中，污染环境的同时还影响水泥熟料的性能。随着我国水泥行业的不断发展，国家在水泥产业方面提出了一系列政策，发展大型新型干法水泥工艺，推动水泥工业结构调整和产业升级，厉行资源节约，保护生态环境，坚持循环经济和可持续发展，走新型工业化发展道路成为了水泥行业的风向标。这在很大程度上制约着磷石膏的资源化利用，并持续地影响着人类赖以生存的环境。因此，若能通过一系列的物理化学方法将磷石膏分解渣中的氧化钙提纯出来作为生产钙类物质的原料以及进行进一步的深化处理，将对磷石膏的资源化利用和改善环境有着重要的现实意义。
目前，全国近一半的氧化钙都是用传统的石灰石煅烧法生产，该方法生产的氧化钙纯度低，能耗高，煅烧过程中产生的二氧化碳对环境造成了污染。不少研究者在此基础上对此法加以改进，使得氧化钙纯度有所提高，同时减少了对环境的危害。发明申请200310105775.7中所述的，在熟石灰煅烧过程中投入一定比例的氯化钠，改善了煅烧不均匀、耗时长的弊端；发明专利03116498.6提到将碳酸钙磨成粉，加入氢氧化钙结合剂，使物料具有统一的规格和密度，精确设定分解时间和温度，提高了氧化钙的质量；发明专利200610011002.6提出通过硫含量≥3％的高硫煤还原分解磷石膏，产出SO2的体积百分含量≥15％的炉气，可直接作二转二吸制酸工艺的合格原料气，固体产物中CaO含量≥70％，降低能耗的同时生产出钙质较高的优质水泥熟料。随着生产工艺的不断优化，氧化钙的生产方式朝多元化转变，质量也逐步提高，但是纵观上述工艺，都存在着操作复杂、易引入其他固性杂质的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磷石膏分解渣提纯制备氧化钙的方法，该方法是以磷石膏分解渣为原料的氧化钙提纯方法，以促进磷石膏的综合利用，并为钙质下游应用产品提供原料。
本发明的技术方案如下：首先对磷石膏分解渣进行除杂、干燥后，进行煅烧，冷却后即
得氧化钙成品。
磷石膏分解渣提纯氧化钙的方法，具体操作如下：
（1）在磷石膏分解渣中加入乙二醇，在100-150℃下搅拌反应10-15min，使渣中的氧化钙进入到乙二醇中，形成可溶性的乙二醇钙，过滤，除去渣中的主要杂质，其中磷石膏分解渣和甘油的质量比为1:1-1:2；
（2）在滤液中加入盐酸，在100-200℃下搅拌反应5-15min，再加入氢氧化钠，搅拌反应1-5min，过滤，滤渣在50-100℃下干燥至全干，其中分解渣和盐酸的质量比为5:6-5:10，分解渣和氢氧化钠的质量比为5:7-5:10，两者纯度均为化学纯，提纯过程中产生的氯化钠溶液又可回收利用，如蒸发干燥、浓缩结晶得到氯化钠固体，可应用于工业领域；
（3）干燥后滤渣进行煅烧，煅烧过程中预热带温度为250-300℃，预热15-30min，煅烧带温度为800-1200℃，煅烧时间1-3小时，冷却带温度小于350℃，降温速率为10℃/min，冷却至室温后即得氧化钙成品，其中氧化钙百分含量最高可达到91%。
本发明中磷石膏分解渣是磷石膏煅烧分解后的产物，例如专利200810058902.5和CN200610011002.6中提到的制备方法最后剩余的残渣，主要成分是氧化钙，同时含有多种杂质如总磷、氟、二氧化硅、氧化镁、氧化铁、氧化铝等。
本发明的优点和技术效果：
①对磷石膏分解渣中氧化钙提纯方法的研究，在促进磷石膏资源化利用的同时还生产出纯度较高的氧化钙，为磷石膏资源化利用提供除水泥外的钙质下游应用产品以及进一步的深化处理提供了新的技术方法。
②通过磷石膏分解渣中氧化钙纯化方法的研究，提出用乙二醇除去渣中杂质，通过添加盐酸和氢氧化钠将钙转化为沉淀进行煅烧，进而提纯氧化钙的关键技术，形成氧化钙残渣中复杂体系分离的核心技术与集成。
③提纯过程中使用乙二醇去除分解渣中的杂质，纯化后的氧化钙成品中主要杂质可溶性二氧化硅和酸不溶物的含量最低降低至0.05%和0.06%，而提纯后的氧化钙纯度最高可达到91%以上。
④乙二醇提纯过程中除去的杂质可以投入到磷石膏的分解阶段，在同样的实验条件下促进了磷石膏的分解，使得分解渣中氧化钙的百分含量提高了5个百分点，为杂质的利用提供了一个渠道。
本发明的生产工艺简单易行，生产成本低，变废为宝，耗能低；在促进磷石膏的综合利用的同时，为钙质下游应用产品提供了原料，增大了磷石膏应用的产业链，节约了大量的资源，应用前景广阔、市场前景好，无污染环境。
附图说明
图1是本发明方法工艺流程示意图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明保护范围不局限于所述内容。
实施例1：磷石膏分解渣提纯制备氧化钙的方法，具体操作如下：
（1）在磷石膏分解渣中加入乙二醇，在100℃下搅拌反应10min，使渣中的氧化钙进入到乙二醇中，形成可溶性的乙二醇钙，过滤，除去渣中的主要杂质，其中磷石膏分解渣和乙二醇的质量比为1:1，除去的杂质投入到磷石膏的分解阶段，用于促进了磷石膏的分解，使得分解渣中氧化钙的百分含量提高了5个百分点；
（2）在滤液中加入盐酸，在100℃下搅拌反应5min，再加入氢氧化钠，搅拌反应1min，过滤，滤渣在50℃下干燥至全干，其中分解渣和盐酸的质量比为5:6，分解渣和氢氧化钠的质量比为5:7；滤液的主要成分是氯化钠，氯化钠溶液蒸发干燥、浓缩结晶得到氯化钠固体，可回收应用于工业领域；
（3）干燥后滤渣进行煅烧，煅烧过程中预热带温度为300℃，预热15min，然后在煅烧温度为900℃下煅烧1小时，冷却带温度小于350℃，降温速率为10℃/min，冷却至室温后即得氧化钙成品，经检测，物料中氧化钙百分含量达到79.36%，可溶性二氧化硅和酸不溶物的含量降低至0.07%和0.08%。（见图1）
实施例2：磷石膏分解渣提纯制备氧化钙的方法，具体操作如下：
（1）在磷石膏分解渣中加入乙二醇，在150℃下搅拌反应15min，使渣中的氧化钙进入到乙二醇中，形成可溶性的乙二醇钙，过滤，除去渣中的主要杂质，其中磷石膏分解渣和乙二醇的质量比为1:2；
（2）在滤液中加入盐酸，在200℃下搅拌反应15min，再加入氢氧化钠，搅拌反应5min，过滤，滤渣在100℃下干燥至全干，其中分解渣和盐酸的质量比为5:10，分解渣和氢氧化钠的质量比为5:10；
（3）干燥后滤渣进行煅烧，煅烧过程中预热带温度为250℃，预热30min，控制煅烧温度为1000℃，煅烧时间2小时，冷却带温度小于350℃，降温速率为10℃/min，冷却至室温后即得氧化钙成品，经检测，物料中氧化钙百分含量达到85.57%，可溶性二氧化硅和酸不溶物的含量降低至0.06%和0.06%。
实施例3：磷石膏分解渣提纯制备氧化钙的方法，具体操作如下：
（1）在磷石膏分解渣中加入乙二醇，在125℃下搅拌反应12min，使渣中的氧化钙进入到乙二醇中，形成可溶性的乙二醇钙，过滤，除去渣中的主要杂质，其中磷石膏分解渣和乙二醇的质量比为1:1；
（2）在滤液中加入盐酸，在150℃下搅拌反应12min，再加入氢氧化钠，搅拌反应3min，过滤，滤渣在100℃下干燥至全干，其中分解渣和盐酸的质量比为5:8，分解渣和氢氧化钠的质量比为5:9；
（3）干燥后滤渣进行煅烧，煅烧过程中预热带温度为270℃，预热20min，控制煅烧温度为1200℃，煅烧时间1.5小时，冷却带温度小于350℃，降温速率为10℃/min，冷却至室温后即得氧化钙成品，经检测，物料中氧化钙百分含量达到87.11%，可溶性二氧化硅和酸不溶物的含量最低降低至0.05%和0.07%。
实施例4：磷石膏分解渣中提纯氧化钙的方法，具体操作如下：
（1）在磷石膏分解渣中加入乙二醇，在100℃下搅拌反应15min，使渣中的氧化钙进入到乙二醇中，形成可溶性的乙二醇钙，过滤，除去渣中的主要杂质，其中磷石膏分解渣和乙二醇的质量比为1:2；
（2）在滤液中加入盐酸，在150℃下搅拌反应10min，再加入氢氧化钠，搅拌反应4min，过滤，滤渣在80℃下干燥至全干，其中分解渣和盐酸的质量比为5:8，分解渣和氢氧化钠的质量比为5:9；
（3）干燥后滤渣进行煅烧，煅烧过程中预热带温度为260℃，预热25min，控制煅烧温度为1050℃，煅烧时间3小时，冷却带温度小于350℃，降温速率为10℃/min，冷却至室温后即得氧化钙成品，经检测，物料中氧化钙百分含量达到91.17%，可溶性二氧化硅和酸不溶物的含量降低至0.05%和0.06%。
实施例5：磷石膏分解渣中提纯氧化钙的方法，具体操作如下：
（1）在磷石膏分解渣中加入乙二醇，在130℃下搅拌反应13min，使渣中的氧化钙进入到乙二醇中，形成可溶性的乙二醇钙，过滤，除去渣中的主要杂质，其中磷石膏分解渣和乙二醇的质量比为1:1.5；
（2）在滤液中加入盐酸，在120℃下搅拌反应10min，再加入氢氧化钠，搅拌反应2min，过滤，滤渣在60℃下干燥至全干，其中分解渣和盐酸的质量比为5:7，分解渣和氢氧化钠的质量比为5:8；
（3）干燥后滤渣进行煅烧，煅烧过程中预热带温度为280℃，预热20min，控制煅烧温度为800℃，煅烧时间3小时，冷却带温度小于350℃，降温速率为10℃/min，冷却至室温后即得氧化钙成品，经检测，物料中氧化钙百分含量达到75.17%，可溶性二氧化硅和酸不溶物的含量最低降低至0.06%和0.08%。
Claims (2)
1.一种磷石膏分解渣提纯制备氧化钙的方法，其特征在于按如下步骤进行：
（1）在磷石膏分解渣中加入乙二醇，在100-150℃下搅拌反应10-15min，过滤，其中磷石膏分解渣和乙二醇的质量比为1:1-1:2；
（2）在滤液中加入盐酸，在100-200℃下搅拌反应5-15min，再加入氢氧化钠，搅拌反应1-5min，过滤，滤渣在50-100℃下干燥至全干，其中分解渣和盐酸的质量比为5:6-5:10，分解渣和氢氧化钠的质量比为5:7-5:10；
（3）干燥后滤渣进行煅烧，煅烧过程中预热带温度为250-300℃，预热15-30min，煅烧带温度为800-1200℃，煅烧时间1-3小时，冷却带温度小于350℃，降温速率为10℃/min，冷却至室温后即得氧化钙成品。
2.根据权利要求1所述的磷石膏分解渣提纯制备氧化钙的方法，其特征在于：提纯过程中产生的氯化钠溶液蒸发干燥、浓缩结晶得到氯化钠固体。
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