[发明专利]一种利用脱硫石膏制备羟基磷灰石的方法

说明书

本发明涉及一种利用脱硫石膏制备羟基磷灰石的方法，属于固废高值化利用技术领域。一种利用脱硫石膏制备羟基磷灰石的方法，包括以下步骤：（1）将脱硫石膏水洗，烘干，磨碎，过筛，得石膏粉；（2）将石膏粉与磷酸盐溶液、尿素溶液混合，将pH调至酸性后进行水热反应；（3）水热反应结束分离出上层的悬浮物；（4）将悬浮物离心处理，洗涤，干燥，即得羟基磷灰石。本发明以脱硫石膏为原料，尿素为pH调节剂回收脱硫石膏制备羟基磷灰石，解决现有的脱硫石膏长期堆置、无法高效利用的问题。经本发明方法制备得到的羟基磷灰石为片状结构，长度达0.5~2μm，纯度在95%以上，白度在87%以上。

技术领域

本发明涉及一种实现脱硫石膏提纯并高值化的方法，尤其是一种利用脱硫石膏制备羟基磷灰石的方法，属于固废高值化利用技术领域。

背景技术

脱硫石膏的主要成分为CaSO₄·2H₂O，是石灰石-石膏法排烟脱硫技术的副产物。据统计，到2016年底，全国已投运燃煤烟气脱硫机组超过10.5亿kW，大多数都是采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺，产生的脱硫石膏产量约8600万吨。大量脱硫石膏仍然以堆储为主，巨大的产量己经成为火电厂的第二大固体废弃物，如不能被有效利用，不仅占用大量的土地资源，而且使脱除的硫又回到地下，造成二次污染。因此将脱硫石膏进行综合利用，在节约自然资源的同时使废弃物资源化利用，不仅可减少对环境造成的影响，同时可以获得较为可观的经济效益。

限制脱硫石膏利用的原因主要有两点：一是脱硫石膏本身颜色呈棕灰色，白度较低；二是脱硫石膏含有一定量的杂质。脱硫石膏掺有杂质的原因主要有两方面：一方面烟气除尘系统效率不高，导致脱硫石膏含有较多的粉煤灰；另一方面作为脱硫剂原料的石灰石不纯，含有SiO₂、含铁化合物等杂质。

中国专利 CN 102610825 B中采用了浮选法对脱硫石膏进行处理，能较好的分离与脱硫石膏颗粒物理混合的杂质以及颗粒表面的杂质，但是颗粒内部的杂质无法分离。所以提纯后的产物白度不高，品质得不到保证。师梦等人采用煅烧和酸浸方法开展了磷石膏脱色增白工艺条件的研究，主要的操作方法是首先对磷石膏进行煅烧，然后在硫酸溶液中酸浸处理。所得磷石膏白度由33.0%提高至89.0%，达到了较好的脱色提纯效果。但是该方法条件使用酸液浓度大，生产危险性高。刘海弟等人研究了以工业石膏为原料，采用简便的溶胶凝胶法合成羟基磷灰石用作重金属Cu²⁺废水的吸附剂，吸附效果较好。这些方法对羟基磷灰石的杂质分离问题并未做进一步研究。未提纯的产品，纯度和白度不高，其应用范围受到了很大的限制，现多应用于废水处理领域。Deyi Zhang等人利用微波合成技术制备纳米羟基磷灰石，可以作为一种有效的吸附剂去除水溶液中的氟化物，但在生产过程中需要耗费大量的酸，并且后期需要用碱液回调pH至中性，大大增加的原料成本，操作流程繁琐。

因此，以脱硫石膏为钙源制备羟基磷灰石具有一定的可行性，但是产物主要用作废水处理吸附剂，经济效益较低，在一定程度上限制了产物羟基磷灰石的利用范围。

发明内容

本发明的目的是实现对脱硫石膏的高价值回收利用，提出了一种利用脱硫石膏制备羟基磷灰石的方法。本发明以脱硫石膏为原料，尿素为pH预调节剂回收脱硫石膏制备羟基磷灰石，解决现有的脱硫石膏长期堆置、无法高效利用的问题。

本发明解决上述问题的技术方案如下：

一种利用脱硫石膏制备羟基磷灰石的方法，包括以下步骤：

（1）预处理：将脱硫石膏水洗，烘干，再磨碎进行过筛处理，得石膏粉；

（2）水热处理：将所述石膏粉与磷酸盐溶液、尿素溶液混合，倒入酸液使pH呈酸性，以溶解生成的钙磷化合物，然后移入水热反应釜中，进行水热反应；其中磷酸盐溶液与尿素溶液中的钙磷摩尔比为1.3~1.8；尿素溶液浓度为0.3~1M，磷酸盐溶液为0.05~0.1M；

（3）分液处理：水热反应结束得到悬浮物与沉淀物，分离出上层的悬浮物；