双极膜电渗析法处理磷石膏分解液制硫酸联产轻质CaCO3

摘要

利用双极膜电渗析技术处理磷石膏分解液制备硫酸联产轻质碳酸钙,实现了硫元素在湿法磷酸生产过程中的循环利用.以磷石膏为原料,碳酸氢钠和氢氧化钠为沉淀剂,十二烷基磺酸钠和柠檬酸三钠为添加剂,采用复分解法反应,研究了磷石膏在不同条件下钙离子的转化率,并用激光粒度仪、XRD和SEM对所得轻质碳酸钙进行了表征.同时将复分解反应分解液硫酸钠溶液用双极膜电渗析进行处理以制备硫酸,研究了操作电压对电渗析过程中的电流效率、能耗、硫酸浓度等指标的影响.结果表明,磷石膏中钙离子的最佳转化率条件为反应时间120 min、反应温度40℃、磷石膏与碳酸氢钠摩尔比为1∶1.3、磷石膏与氢氧化钠摩尔比为1∶1.2、磷石膏质量浓度为50 g/L,在该条件下钙离子转化率为98.13％;分别添加1.5％十二烷基磺酸钠、1.5％柠檬酸三钠时,产品碳酸钙平均粒径均最小,分别为12.86和10.45 μm,且添加剂为柠檬酸三钠时得到的轻质碳酸钙属于六方晶系,为方解石晶型轻质碳酸钙,粒径分布相对均匀,出现一定的团聚现象;操作电压为20 V时,电渗析过程最高效、经济,电渗析时间160min,硫酸浓度可达0.226 mol/L,磷石膏中SO2-回收率超过80％,电流效率为70.10％,能耗为0.310 6 kW·h/mol.