一種催化分解磷石膏的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種催化分解磷石膏的方法。其技術(shù)方案是：按磷石膏和炭化稻殼的質(zhì)量比為(20~1)︰1，將磷石膏和炭化稻殼混合均勻，制得混合料。再將所述的混合料放入管式爐中，在600~900℃條件下進(jìn)行催化分解反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為60~180min，反應(yīng)得到的二氧化硫氣體直接制硫酸，反應(yīng)得到的固體產(chǎn)物為活性石灰、或?yàn)楣杷徕}、或?yàn)榛钚允液凸杷徕}。其中：所述磷石膏的粒度為0.175~0.043mm，磷石膏的CaSO4為70~95wt%；所述炭化稻殼的粒度為0.175~0.043mm，炭化稻殼中：C為10~80wt%，SiO2為19~89wt%。本發(fā)明不僅能有效降低反應(yīng)溫度、加快反應(yīng)速度、減少能耗和降低生產(chǎn)成本，且能實(shí)現(xiàn)對固體產(chǎn)物成分的精確控制。
【專利說明】—種催化分解磷石膏的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于磷化工【技術(shù)領(lǐng)域】。具體涉及一種催化分解磷石膏的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是世界磷肥生產(chǎn)和消費(fèi)的第一大國，2013年磷肥總產(chǎn)量約2000萬噸，隨著磷化工行業(yè)的不斷發(fā)展，其固體廢棄物磷石膏的排放也已成為該行業(yè)面臨的重大問題。目前磷石膏主要采用堆放處理方式，不僅占用了大量的土地、浪費(fèi)了寶貴的硫和鈣資源，更會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，一定程度制約了磷化工行業(yè)的發(fā)展。另外，天然稻殼作為一種主要的農(nóng)業(yè)廢棄物，其主要成分是纖維和二氧化硅，無營養(yǎng)價(jià)值，燃燒值低又難作肥料，我國每年產(chǎn)生稻殼9000萬噸，資源極為豐富，如何高附加值利用稻殼也是面臨的一大問題。因此，實(shí)現(xiàn)高附加值綜合利用廢棄資源是施行循環(huán)經(jīng)濟(jì)和資源可持續(xù)性發(fā)展的重要途徑。
[0003]利用磷石膏生產(chǎn)硫酸是最具潛力的處理方法之一，目前已報(bào)道的磷石膏制酸工藝主要有兩種:第一，分別選用固體還原劑(焦炭、煤、硫磺)和還原性氣體(h2、ch4、co等)作為還原劑分解磷石膏制硫酸；第二，采用金屬氧化物分子篩(如Fe2O3^Al2O3等)作為CaSO4分解的催化劑，利用這些金屬氧化物在高溫下與Ca的化合物產(chǎn)生共熔的原理，降低磷石膏分解的反應(yīng)溫度。但現(xiàn)有的這些處理方法存在如下缺陷:固體還原劑的反應(yīng)活性較低，反應(yīng)溫度高、能耗大；氣體作為還原劑存在設(shè)備要求高、生產(chǎn)成本高和生產(chǎn)工藝復(fù)雜等缺陷；金屬氧化物分子篩催化劑的制備工藝復(fù)雜，需要高溫焙燒，增加了生產(chǎn)成本；尾渣成分多用作聯(lián)產(chǎn)水泥原料，聯(lián)產(chǎn)水泥技術(shù)雖然可以實(shí)現(xiàn)磷肥企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，但是至今尚未能廣泛推廣，主要原因是磷石膏的分解溫度較高、能耗大，直接經(jīng)濟(jì)效益不明顯。
[0004]一種利用生物質(zhì)還原分解磷石膏制硫酸(CN201110097225.X)專利技術(shù)，所采用的生物質(zhì)主要為木屑、秸桿、玉米芯或柴草，該方法只是利用生物質(zhì)不完全氧化產(chǎn)生的還原性氣體做還原劑，其灰分中的催化劑極少，反應(yīng)催化效果不明顯，不能起到降低反應(yīng)溫度的效果，而且尾渣成分單一，附加值不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，目的是提供一種催化分解磷石膏的方法，該方法不僅能有效降低反應(yīng)溫度、加快反應(yīng)速度、減少能耗和降低生產(chǎn)成本，且能實(shí)現(xiàn)對固體產(chǎn)物成分的精確控制。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案的具體步驟是:
步驟一、按磷石膏和炭化稻殼的質(zhì)量比為(2(Tl): I，將磷石膏和炭化稻殼混合均勻，制得混合料。
[0007]步驟二、將步驟一制得的混合料放入管式爐中，在60(T900°C條件下進(jìn)行催化分解反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為6(Tl80min，反應(yīng)得到的二氧化硫氣體直接制硫酸，反應(yīng)得到的固體產(chǎn)物為活性石灰、或?yàn)楣杷徕}、或?yàn)榛钚允液凸杷徕}。
[0008]所述磷石膏的粒度為0.175~0.043mm ;磷石膏的CaSO4為70~95wt%。[0009]所述炭化稻殼的粒度為0.175~0.043 mm ;炭化稻殼中:C為l(T80wt%，SiO2為19~89 wt%0
[0010]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)方案相比具有以下有益效果:
(I)由于炭化稻殼價(jià)格低廉，能降低磷石膏制硫酸的生產(chǎn)成本。
[0011](2)由于炭化稻殼中的C和SiO2具有多孔結(jié)構(gòu)，比表面積大，含有的C和SiO2具有較高的反應(yīng)活性，活性SiO2可促進(jìn)SO2的生成，降低反應(yīng)溫度，而且炭化稻殼的多孔結(jié)構(gòu)增加了活性成分C、SiO2和磷石膏的接觸面積，能進(jìn)一步降低反應(yīng)溫度、減少能耗。
[0012](3)無需添加金屬氧化物催化劑，既可進(jìn)一步收縮成本又可減少固體產(chǎn)物中雜質(zhì)的含量，產(chǎn)物成分能精確可控。
[0013](4)產(chǎn)生二氧化硫氣體濃度為15~20%，磷石膏分解率為9廣98%，脫硫率為90、7%。
[0014](5)實(shí)現(xiàn)了磷石膏和稻殼兩種固體廢棄物的綜合利用，適應(yīng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和資源可持續(xù)性發(fā)展。
[0015]因此，本發(fā)明不僅能有效降低反應(yīng)溫度、加快反應(yīng)速度、減少能耗和降低生產(chǎn)成本，且能實(shí)現(xiàn)對固體產(chǎn)物成分的精確控制。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，并非對其保護(hù)范圍的限制。
[0017]本【具體實(shí)施方式】中:所述磷石膏的粒度為0.175~0.043mm ;所述炭化稻殼粒度為
0.175~0.043 mm。實(shí)施例中不再贅述。
[0018]實(shí)施例1
一種催化分解磷石膏的方法。所述方法的具體步驟是:
步驟一、按磷石膏和炭化稻殼的質(zhì)量比為(20-15): 1，將磷石膏和炭化稻殼混合均勻，制得混合料。
[0019]步驟二、將步驟一制得的混合料放入管式爐中，在85(T90(TC條件下進(jìn)行催化分解反應(yīng)，將管式爐的石英管一端封閉，另一端排出二氧化硫和二氧化碳尾氣，反應(yīng)時(shí)間為12(Tl80min，反應(yīng)得到的二氧化硫氣體直接制硫酸，反應(yīng)得到的固體產(chǎn)物為活性石灰。
[0020]上述技術(shù)方案中:磷石膏的CaSO4為90~95wt%。；炭化稻殼中:C為70~80wt%，SiO2為 19~29 wt%0
[0021]本實(shí)施例中:煙氣中二氧化硫的濃度為15~17%，磷石膏的分解率為9廣94%，脫硫率為90~93%。
[0022]實(shí)施例2
一種催化分解磷石膏的方法。所述方法的具體步驟是:
步驟一、按磷石膏和炭化稻殼的質(zhì)量比為(15~10): 1，將磷石膏和炭化稻殼混合均勻，制得混合料。
[0023]步驟二、將步驟一制得的混合料放入管式爐中，在80(T88(TC條件下進(jìn)行催化分解反應(yīng)，將管式爐的石英管一端封閉，另一端排出二氧化硫和二氧化碳尾氣，反應(yīng)時(shí)間為9(T100min，反應(yīng)得到的二氧化硫氣體直接制硫酸，反應(yīng)得到的固體產(chǎn)物為活性石灰和硅酸鈣。
[0024]上述技術(shù)方案中:磷石膏的CaSO4為85~90wt%。；炭化稻殼中:C為30~50wt%，SiO2為 49~69 wt%0
[0025]本實(shí)施例中:煙氣中二氧化硫的濃度為16~18%，磷石膏的分解率為93~96%，脫硫率為92~95%。
[0026]實(shí)施例3
一種催化分解磷石膏的方法。所述方法的具體步驟是:
步驟一、按磷石膏和炭化稻殼的質(zhì)量比為(10-5): I，將磷石膏和炭化稻殼混合均勻，制得混合料。
[0027]步驟二、將步驟一制得的混合料放入管式爐中，在60(T75(TC條件下進(jìn)行催化分解反應(yīng)，將管式爐的石英管一端封閉，另一端排出二氧化硫和二氧化碳尾氣，反應(yīng)時(shí)間為6(T90min，反應(yīng)得到的二氧化硫氣體直接制硫酸，反應(yīng)得到的固體產(chǎn)物為硅酸鈣。
[0028]上述技術(shù)方案中:磷石膏的CaSO4為7(T80wt%。；炭化稻殼中:C為l(T30wt%，SiO2為 69~89 wt%0
[0029]本實(shí)施例中:煙氣中二氧化硫的濃度為18~20%，磷石膏的分解率為96~98%，脫硫率為95~97%。
[0030]實(shí)施例4
一種催化分解磷石膏的方法。所述方法的具體步驟是:
步驟一、按磷石膏和炭化稻殼的質(zhì)量比為(5~1): 1，將磷石膏和炭化稻殼混合均勻，制得混合料。
[0031]步驟二、將步驟一制得的混合料放入管式爐中，在70(T80(TC條件下進(jìn)行催化分解反應(yīng)，將管式爐的石英管一端封閉，另一端排出二氧化硫和二氧化碳尾氣，反應(yīng)時(shí)間為9(T100min，反應(yīng)得到的二氧化硫氣體直接制硫酸，反應(yīng)得到的固體產(chǎn)物為硅酸鈣和活性石灰。
[0032]上述技術(shù)方案中:磷石膏的CaSO4為80~85wt%。；炭化稻殼中:C為50~70wt%，SiO2為 29~49 wt%0
[0033]本實(shí)施例中:煙氣中二氧化硫的濃度為17~19%，磷石膏的分解率為94~97%，脫硫率為93~96%。
[0034]本【具體實(shí)施方式】與現(xiàn)有技術(shù)方案相比具有以下有益效果:
(O由于炭化稻殼價(jià)格低廉，能降低磷石膏制硫酸的生產(chǎn)成本。
[0035](2)由于炭化稻殼中的C和SiO2具有多孔結(jié)構(gòu)，比表面積大，含有的C和SiO2具有較高的反應(yīng)活性，活性SiO2可促進(jìn)SO2的生成，降低反應(yīng)溫度，而且炭化稻殼的多孔結(jié)構(gòu)增加了活性成分C、SiO2和磷石膏的接觸面積，能進(jìn)一步降低反應(yīng)溫度、減少能耗。
[0036](3)無需添加金屬氧化物催化劑，既可進(jìn)一步收縮成本又可減少固體尾渣中雜質(zhì)的含量，尾渣成分精確可控。
[0037](4)產(chǎn)生 二氧化硫氣體濃度為15~20%，磷石膏分解率為9廣98%，脫硫率為90、7%。
[0038](5)實(shí)現(xiàn)了磷石膏和稻殼兩種固體廢棄物的綜合利用，適應(yīng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和資源可持續(xù)性發(fā)展。
[0039]因此，本【具體實(shí)施方式】不僅能有效降低反應(yīng)溫度、加快反應(yīng)速度、減少能耗和降低生產(chǎn)成本，且能實(shí)現(xiàn)對固體產(chǎn)物成分的精確控制。
【權(quán)利要求】
1.一種催化分解磷石膏的方法，其特征在于經(jīng)過以下步驟: 步驟一、按磷石膏和炭化稻殼的質(zhì)量比為(2(Tl): I，將磷石膏和炭化稻殼混合均勻，制得混合料； 步驟二、將步驟一制得的混合料放入管式爐中，在60(T90(TC條件下進(jìn)行催化分解反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為6(Tl80min，反應(yīng)得到的二氧化硫氣體直接制硫酸，反應(yīng)得到的固體產(chǎn)物為活性石灰、或?yàn)楣杷徕}、或?yàn)榛钚允液凸杷徕}。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化分解磷石膏的方法，其特征在于所述磷石膏的粒度為，0.175~0.043mm ;磷石膏的 CaSO4 為 70 ~95wt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化分解磷石膏的方法，其特征在于所述炭化稻殼的粒度為，0.175~0.043 mm ;炭化稻 殼中:C 為 10~80wt%，SiO2 為 19~89 wt%。
【文檔編號】C01B17/50GK103864024SQ201410095622
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月17日
【發(fā)明者】梁峰, 方偉, 趙雷, 王富成, 陳輝, 陳歡, 葉林峰 申請人:武漢科技大學(xué)