CN108862318A - 一种由磷石膏制备石灰氮的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种由磷石膏制备石灰氮的方法，具体按照如下操作步骤：S1：制备吸收液；S2：磷石膏转化；S3：浓缩；S4：煅烧。本发明通利用了磷石膏作为原料制备石灰氮来代替传统的石灰氮制备方法，将磷石膏中主要成分硫酸钙转化成硫酸铵，可以消除磷石膏中不溶性杂质的影响，反应过程中生成的物质还可以继续参与制备过程中，节约原料，既解决了磷石膏堆积难处理的问题，又使资源得到循环利用。
Description
技术领域
本发明属于磷石膏再利用技术领域，具体涉及一种由磷石膏制备石灰氮的方法。
背景技术
磷石膏是湿法磷酸生产时排出的固体废弃物,每生产磷酸1t生成磷石膏4～5t。磷石膏的主要成分为CaSO4·2H2O,pH值为1.5～4.5,呈酸性,磷石膏中通常含有未分解的磷矿、未洗涤干净的磷酸、氟化钙、铁铝氧化物、酸不溶物、有机物等杂质,微溶于水。大量的副产磷石膏如何处置是当今“三废”处理面临的主要问题之一,而随着优质天然石膏资源逐渐枯竭,作为替代资源的工业副产磷石膏日益受到广泛关注,提高磷石膏的综合利用水平对发展我国循环经济具有重大意义。
我国磷石膏杂质成分复杂,排放集中,排放量大,目前大多数国内企业主要采用堆存方式进行处理,并且在未来很长一段时间内我国的磷石膏仍将处于堆用并存的状况，对我国生态环境的负面影响巨大。因此，本案提出了一种由磷石膏制备石灰氮的方法，解决磷石膏难以处理的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种由磷石膏制备石灰氮的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种由磷石膏制备石灰氮的方法，具体按照如下操作步骤：
S1：制备吸收液，将氨气、二氧化碳同时注入水中进行吸收，制得吸收液，备用；
S2：磷石膏转化，将吸收液间隔通入磷石膏与水的混合体系中，期间不断搅拌，并保持浑浊乳液状态，持续反应8-10小时，反应结束后进行过滤，收集过滤液A，再次向过滤液A中持续添加氯化钙并不断搅拌，直至无沉淀物继续生成后停止添加，反应结束，再次进行过滤，收集过滤液B和沉淀物A；
S3：浓缩，使用旋转薄膜刮板蒸发器对溶液B进行蒸发浓缩，直至溶液B的体积减少30-50％，之后将溶液B转入蒸发罐中，并加入氧化钙，升温至80-90℃，持续蒸发，直至溶液B完全结晶，收集蒸发过程中产生的气体A和结晶体A，备用；
S4：煅烧，将结晶体A、电石碾碎混匀后在回转窑内加热到1000-1300℃，并通入氮气，经42-48小时后生成石灰氮，熔块取出经粉碎及管磨机细碎，制得石灰氮成品。
优选的，步骤S1中氨气、二氧化碳气体通入量比为1：2-3，过量二氧化碳溶于氨水后形成碳酸铵溶液，吸收液中碳酸铵的浓度为15-25％。
优选的，步骤S2中吸收液每次通入量为磷石膏与水的混合体系体积的5-10％。
优选的，步骤S3中旋转薄膜刮板蒸发器的温度为60-80℃。
优选的，步骤S3中氧化钙的加入量为蒸发后溶液B的3-5％。
优选的，步骤S2中沉淀物A的主要成分为硫酸钙，为磷石膏的主要成分，可用于步骤S2,步骤S3中气体A的主要成分为氨气，可用于步骤S1。
优选的，步骤S4中晶体A、电石的质量比为1：95-97。
本发明的技术效果和优点：
本发明通利用了磷石膏作为原料制备石灰氮来代替传统的石灰氮制备方法，将磷石膏中主要成分硫酸钙转化成硫酸铵，可以消除磷石膏中不溶性杂质的影响，反应过程中生成的物质还可以继续参与制备过程中，节约原料，既解决了磷石膏堆积难处理的问题，又使资源得到循环利用。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种由磷石膏制备石灰氮的方法，具体按照如下操作步骤：
S1：制备吸收液，将氨气、二氧化碳同时注入水中进行吸收，制得吸收液，备用；
S2：磷石膏转化，将吸收液间隔通入磷石膏与水的混合体系中，期间不断搅拌，并保持浑浊乳液状态，持续反应8小时，反应结束后进行过滤，收集过滤液A，再次向过滤液A中持续添加氯化钙并不断搅拌，直至无沉淀物继续生成后停止添加，反应结束，再次进行过滤，收集过滤液B和沉淀物A；
S3：浓缩，使用旋转薄膜刮板蒸发器对溶液B进行蒸发浓缩，直至溶液B的体积减少30％，之后将溶液B转入蒸发罐中，并加入氧化钙，升温至80℃，持续蒸发，直至溶液B完全结晶，收集蒸发过程中产生的气体A和结晶体A，备用；
S4：煅烧，将结晶体A、电石在回转窑内加热到1000℃，并通入氮气，经42小时后生成石灰氮，熔块取出经粉碎及管磨机细碎，制得石灰氮成品。
步骤S1中氨气、二氧化碳气体通入量比为1：2，过量二氧化碳溶于氨水后形成碳酸铵溶液，吸收液中碳酸铵的浓度为15％。
步骤S2中吸收液每次通入量为磷石膏与水的混合体系体积的5％。
步骤S3中旋转薄膜刮板蒸发器的温度为60-80℃。
步骤S3中氧化钙的加入量为蒸发后溶液B的3-5％。
步骤S2中沉淀物A的主要成分为硫酸钙，为磷石膏的主要成分，可用于步骤S2,步骤S3中气体A的主要成分为氨气，可用于步骤S1。
步骤S4中晶体A、电石的质量比为1：95。
实施例2
一种由磷石膏制备石灰氮的方法，具体按照如下操作步骤：
S1：制备吸收液，将氨气、二氧化碳同时注入水中进行吸收，制得吸收液，备用；
S2：磷石膏转化，将吸收液间隔通入磷石膏与水的混合体系中，期间不断搅拌，并保持浑浊乳液状态，持续反应9小时，反应结束后进行过滤，收集过滤液A，再次向过滤液A中持续添加氯化钙并不断搅拌，直至无沉淀物继续生成后停止添加，反应结束，再次进行过滤，收集过滤液B和沉淀物A；
S3：浓缩，使用旋转薄膜刮板蒸发器对溶液B进行蒸发浓缩，直至溶液B的体积减少40％，之后将溶液B转入蒸发罐中，并加入氧化钙，升温至85℃，持续蒸发，直至溶液B完全结晶，收集蒸发过程中产生的气体A和结晶体A，备用；
S4：煅烧，将结晶体A、电石碾碎混匀后在回转窑内加热到1150℃，并通入氮气，经45小时后生成石灰氮，熔块取出经粉碎及管磨机细碎，制得石灰氮成品。
步骤S1中氨气、二氧化碳气体通入量比为1：2.5，过量二氧化碳溶于氨水后形成碳酸铵溶液，吸收液中碳酸铵的浓度为20％。
步骤S2中吸收液每次通入量为磷石膏与水的混合体系体积的8％。
步骤S3中旋转薄膜刮板蒸发器的温度为70℃。
步骤S3中氧化钙的加入量为蒸发后溶液B的4％。
步骤S2中沉淀物A的主要成分为硫酸钙，为磷石膏的主要成分，可用于步骤S2,步骤S3中气体A的主要成分为氨气，可用于步骤S1。
步骤S4中晶体A、电石的质量比为1：96。
实施例3
一种由磷石膏制备石灰氮的方法，具体按照如下操作步骤：
S1：制备吸收液，将氨气、二氧化碳同时注入水中进行吸收，制得吸收液，备用；
S2：磷石膏转化，将吸收液间隔通入磷石膏与水的混合体系中，期间不断搅拌，并保持浑浊乳液状态，持续反应10小时，反应结束后进行过滤，收集过滤液A，再次向过滤液A中持续添加氯化钙并不断搅拌，直至无沉淀物继续生成后停止添加，反应结束，再次进行过滤，收集过滤液B和沉淀物A；
S3：浓缩，使用旋转薄膜刮板蒸发器对溶液B进行蒸发浓缩，直至溶液B的体积减少50％，之后将溶液B转入蒸发罐中，并加入氧化钙，升温至90℃，持续蒸发，直至溶液B完全结晶，收集蒸发过程中产生的气体A和结晶体A，备用；
S4：煅烧，将结晶体A、电石碾碎混匀后在回转窑内加热到1300℃，并通入氮气，经48小时后生成石灰氮，熔块取出经粉碎及管磨机细碎，制得石灰氮成品。
步骤S1中氨气、二氧化碳气体通入量比为1：3，过量二氧化碳溶于氨水后形成碳酸铵溶液，吸收液中碳酸铵的浓度为25％。
步骤S2中吸收液每次通入量为磷石膏与水的混合体系体积的10％。
步骤S3中旋转薄膜刮板蒸发器的温度为80℃。
步骤S3中氧化钙的加入量为蒸发后溶液B的5％。
步骤S2中沉淀物A的主要成分为硫酸钙，为磷石膏的主要成分，可用于步骤S2,步骤S3中气体A的主要成分为氨气，可用于步骤S1。
步骤S4中晶体A、电石的质量比为1：97。
各步骤中的反应过程过程：
S2中碳酸铵与硫酸钙反应生成了碳酸钙沉淀和硫酸铵，是固液混合物，加入氯化钡后生成硫酸钡沉淀和氯化铵，为固液混合物。
S3中氧化钙遇水生成氢氧化钙，氢氧化钙与氯化铵反应生成氯化钙并释放出氨气。
本发明实施例1-3中石灰氮成品有效氮含量表：
| 有效氮含量/％ | |
| 实施例一 | 20.11 |
| 实施例二 | 21.48 |
| 实施例三 | 22.15 |
本发明通利用了磷石膏作为原料制备石灰氮来代替传统的石灰氮制备方法，将磷石膏中主要成分硫酸钙转化成硫酸铵，可以消除磷石膏中不溶性杂质的影响，反应过程中生成的物质还可以继续参与制备过程中，节约原料，既解决了磷石膏堆积难处理的问题，使资源得到循环利用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种由磷石膏制备石灰氮的方法，其特征在于：具体按照如下操作步骤：
S1：制备吸收液，将氨气、二氧化碳同时注入水中进行吸收，制得吸收液，备用；
S2：磷石膏转化，将吸收液间隔通入磷石膏与水的混合体系中，期间不断搅拌，并保持浑浊乳液状态，持续反应8-10小时，反应结束后进行过滤，收集过滤液A，再次向过滤液A中持续添加氯化钙并不断搅拌，直至无沉淀物继续生成后停止添加，反应结束，再次进行过滤，收集过滤液B和沉淀物A；
S3：浓缩，使用旋转薄膜刮板蒸发器对溶液B进行蒸发浓缩，直至溶液B的体积减少30-50％，之后将溶液B转入蒸发罐中，并加入氧化钙，升温至80-90℃，持续蒸发，直至溶液B完全结晶，收集蒸发过程中产生的气体A和结晶体A，备用；
S4：煅烧，将结晶体A、电石碾碎混匀后在回转窑内加热到1000-1300℃，并通入氮气，经42-48小时后生成石灰氮，熔块取出经粉碎及管磨机细碎，制得石灰氮成品。
2.根据权利要求1所述的一种由磷石膏制备石灰氮的方法，其特征在于：步骤S1中氨气、二氧化碳气体通入量比为1：2-3，过量二氧化碳溶于氨水后形成碳酸铵溶液，吸收液中碳酸铵的浓度为15-25％。
3.根据权利要求1所述的一种由磷石膏制备石灰氮的方法，其特征在于：步骤S2中吸收液每次通入量为磷石膏与水的混合体系体积的5-10％。
4.根据权利要求1所述的一种由磷石膏制备石灰氮的方法，其特征在于：步骤S3中旋转薄膜刮板蒸发器的温度为60-80℃。
5.根据权利要求1所述的一种由磷石膏制备石灰氮的方法，其特征在于：步骤S3中氧化钙的加入量为蒸发后溶液B的3-5％。
6.根据权利要求1所述的一种由磷石膏制备石灰氮的方法，其特征在于：步骤S2中沉淀物A的主要成分为硫酸钙，为磷石膏的主要成分，可用于步骤S2,步骤S3中气体A的主要成分为氨气，可用于步骤S1。
7.根据权利要求1所述的一种由磷石膏制备石灰氮的方法，其特征在于：步骤S4中晶体A、电石的质量比为1：95-97。
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| 上海化工研究院 编写: "《化肥工业知识》", 31 January 1973, 燃料化学工业出版社 * |
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