一种低温制备硫酸联产超细碳酸钙的方法.pdf

本发明公开了一种低温制备硫酸联产超细碳酸钙的方法，包括如下步骤：1.将石膏加入碳酸铵溶液，反应1～5小时，过滤，将滤渣经洗涤干燥得到超细碳酸钙，滤液硫酸铵溶液备用；2.将硫酸铵溶液经浓缩结晶得到固体硫酸铵；3.将固体硫酸铵与过量的氧化铁反应，产生的氨气回收循环使用，反应结束后得到固体硫酸铁；4.煅烧硫酸铁使其分解，生成的三氧化硫气体经吸收得到硫酸，生成的氧化铁回收用于步骤3制备硫酸铁。本发明采用比较易得的石膏为原料制备硫酸，降低了硫酸的生产成本，而且本发明的反应温度最高只有700℃，易于控制

1、  一种低温制备硫酸联产超细碳酸钙的方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将石膏加入碳酸铵溶液，反应1～5小时，过滤，将滤渣经洗涤干燥得到超细碳酸钙，滤液硫酸铵溶液备用；
(2)将硫酸铵溶液经浓缩结晶得到固体硫酸铵；
(3)将固体硫酸铵与过量的氧化铁反应，产生的氨气回收循环使用，反应结束后得到固体硫酸铁；
(4)煅烧硫酸铁使其分解，生成的三氧化硫气体经吸收得到硫酸，生成的氧化铁回收用于步骤(3)制备硫酸铁。

2、  根据权利要求1所述的低温制备硫酸联产超细碳酸钙的方法，其特征在于：所述的二氧化碳气的压力为1.1-1.5个大气压。

3、  根据权利要求1所述的低温制备硫酸联产超细碳酸钙的方法，其特征在于：步骤(1)所述的碳酸铵溶液由氨水中通入二氧化碳气制得。

4、  根据权利要求1所述的低温制备硫酸联产超细碳酸钙的方法，其特征在于：所述步骤(1)的温度为40～60℃。

5、  根据权利要求1-4任一所述的低温制备硫酸联产超细碳酸钙的方法，其特征在于：所述的石膏为天然石膏或者副产石膏。

6、  根据权利要求1-4任一所述的低温制备硫酸联产超细碳酸钙的方法，其特征在于：所述步骤(3)的氧化铁过量10～30％。

7、  根据权利要求1-4任一所述的低温制备硫酸联产超细碳酸钙的方法，其特征在于：所述步骤(3)的反应温度为250～400℃。

8、  根据权利要求1-4任一所述的低温制备硫酸联产超细碳酸钙的方法，其特征在于：所述步骤(4)的煅烧温度为500～700℃。

一种低温制备硫酸联产超细碳酸钙的方法
技术领域
本发明涉及一种以石膏为主要原料低温制备硫酸方法，尤其涉及一种以石膏为主要原料低温制备硫酸联产超细碳酸钙方法。
背景技术
硫酸用途广泛，是化学工业中重要产品之一。它不仅作为许多化工产品的原料，应用于农业、冶金业、石油化工等行业，而且还广泛地应用于其他的国民经济部门，随着经济的日益发展，对硫酸的需求日益增加，硫酸市场出现供不应求的局面，硫酸价格上涨较快。
目前生产硫酸的方法是采用煅烧硫铁矿或燃烧单质硫，生成二氧化硫气体，经除尘、净化后的气体通过矾触媒氧化后得三氧化硫气体，经吸收制得硫酸。该方法消耗硫铁矿和硫矿等不可再生资源，反应温度高，因此耗能高，同时需要耗费大量的成本，而且生产过程中粉尘污染严重，环保压力大。
发明内容
本发明目的在于提供一种低温制备硫酸联产超细碳酸钙的方法，以提高石膏的利用率，降低硫酸的生产成本。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案在于：一种低温制备硫酸联产超细碳酸钙的方法，包括如下步骤：
(1)向氨水中通入二氧化碳气，保证其压力在1.1-1.5个大气压内，制得碳酸铵溶液；将石膏加入碳酸铵溶液，在40～60℃条件下反应1～5小时，然后过滤，将滤渣经洗涤干燥得到超细碳酸钙，滤液硫酸铵溶液备用；
2NH₃·H₂O+CO₂→(NH₄)₂CO₃+H₂O
(NH₄)₂CO₃+CaSO₄→CaCO₃+(NH₄)₂SO₄
(2)将硫酸铵溶液经浓缩结晶得到固体硫酸铵；
(3)将固体硫酸铵与过量10～30％的氧化铁均匀混合，在250～400℃条件下反应，产生的氨气回收循环使用用于步骤(1)制备氨水，反应结束后得到固体硫酸铁；
3(NH₄)₂SO₄+Fe₂O₃→Fe₂(SO₄)₃+6NH₃↑+3H₂O
(4)在500～700℃条件下煅烧硫酸铁使其分解，生成的三氧化硫气体经吸收得到硫酸，生成的氧化铁回收用于步骤(3)制备硫酸铁。
Fe₂(SO₄)₃→Fe₂O₃+3SO₃↑
SO₃+H₂O→H₂SO₄
所述的石膏为为天然石膏或者副产石膏。
本发明以石膏为主要原料代替硫铁矿或硫矿制备硫酸，由于我国天然石膏资源储量丰富，同时随着化学工业的迅速发展，另外，各类工业副产石膏被作为废弃物排放数量急剧增加，因此石膏作为主要原料比较易得，从而降低了硫酸的生产成本，而且本发明的反应温度最高只有700℃，易于控制，能源消耗低，符合国家节能降耗、综合利用的要求；本发明方法中的生产物氨气、氧化铁经回收后可以循环使用，在很大程度上降低了生产成本。另外，本发明生产过程中副产了超细碳酸钙，在一定程度上降低了生产成本，本发明具有很好的社会价值和经济价值，易于推广应用。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
本发明的工艺流程图如图1所示，向氨水中通入二氧化碳气生成碳酸铵，再向碳酸铵中加入石膏反应，多余的氨水分解成氨气进行回收，产生的沉淀经过滤，洗涤，干燥得到超细碳酸钙；将滤液浓缩，结晶得到固体硫酸铵；将固体硫酸铵与过量的氧化铁粉混合反应，逸出的氨气进行回收，得到硫酸铁与多余氧化铁的混合物；将混合物进行煅烧，得到的氧化铁回收用于制备硫酸铁，逸出的三氧化硫气体用水吸收得到稀硫酸，将稀硫酸循环吸收三氧化硫得到浓硫酸或者发烟硫酸。以上回收的氨气可以用于制备氨水，生成的氧化铁可以循环使用。
实施例1
(1)向反应槽内加入一定量的氨水，启动搅拌通入二氧化碳气，通过减压阀调整二氧化碳的压力为1.1个大气压，加入计算量的石膏，保证氨水过量10％使石膏反应充分，保持温度40℃，搅拌反应2.5小时。反应过程逸出的氨气回收用于制备氨水，反应结束后过滤，滤饼经干燥即得超细碳酸钙，将滤液硫酸铵溶液打入储槽备用，将储槽中硫酸铵溶液进行浓缩、结晶，制得硫酸铵固体备用；
(2)向反应槽内加入一定量的硫酸铵固体，并加入过量10％的氧化铁粉，搅拌均匀，保证反应温度250℃，逸出的气体进入氨回收系统吸收后回用，反应结束后淡黄色的固体即是固体硫酸铁，固体储存与料仓备用；
(3)取硫酸铁料仓里的物料升温至500℃进行煅烧，使硫酸铁分解，生成的三氧化硫气体进硫酸吸收系统，用水或稀硫酸吸收即得硫酸(质量分数98％)，生成的固体氧化铁返回硫酸铁制备用。
实施例2
(1)向反应槽内加入一定量的氨水，启动搅拌通入二氧化碳气，通过减压阀调整二氧化碳的压力为1.4个大气压，加入计算量的石膏，保证氨水过量15％使石膏反应充分，保持温度50℃，搅拌反应3小时。反应过程逸出的氨气回收用于制备氨水。反应结束过滤，滤饼经干燥即得超细碳酸钙，将滤液硫酸铵溶液打入储槽备用。将储槽中硫酸铵溶液进行浓缩、结晶，制得硫酸铵固体备用；
(2)向反应槽内加入一定量的硫酸铵固体，并加入过量20％的氧化铁粉，搅拌均匀，保证反应温度300℃，逸出的气体进入氨回收系统吸收后回用，反应结束后淡黄色的固体即是固体硫酸铁，固体储存与料仓备用；
(3)取硫酸铁料仓里的物料升温至600℃进行煅烧，使硫酸铁分解，生成的三氧化硫气体进硫酸吸收系统，用水或稀硫酸吸收即得硫酸(质量分数98％)，生成的固体氧化铁返回硫酸铁制备用。
实施例3
(1)向反应槽内加入一定量的氨水，启动搅拌通入二氧化碳气，通过减压阀调整二氧化碳的压力为1.5个大气压，加入计算量的石膏，保证氨水过量20％使石膏反应充分，保持温度60℃，搅拌反应4小时，反应过程逸出的氨气回收用于制备氨水。反应结束过滤，滤饼经干燥即得超细碳酸钙，将滤液硫酸铵溶液打入储槽备用。将储槽中硫酸铵溶液进行浓缩、结晶，制得硫酸铵固体备用；
(2)向反应槽内加入一定量的硫酸铵固体，并加入过量30％的氧化铁粉，搅拌均匀，保证反应温度350℃，逸出的气体进入氨回收系统吸收后回用，反应结束后淡黄色的固体即是固体硫酸铁，固体储存与料仓备用；
(3)取硫酸铁料仓里的物料升温至650℃进行煅烧，使硫酸铁分解，生成的三氧化硫气体进硫酸吸收系统，用水或稀硫酸吸收即得硫酸(质量分数98％)，生成的固体氧化铁返回硫酸铁制备用。