本文選題：磷石膏　切入點(diǎn)：綜合利用　出處：《武漢工程大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：磷石膏是濕法磷酸生產(chǎn)過(guò)程中的副產(chǎn)物,截至2011年,我國(guó)磷石膏累計(jì)產(chǎn)生量超過(guò)3億噸,堆存量超過(guò)2.5億噸。長(zhǎng)期堆存磷石膏不僅占用大量土地資源,造成環(huán)境污染,還會(huì)給生產(chǎn)企業(yè)征地和建堆場(chǎng)帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。但是現(xiàn)有的磷石膏開(kāi)發(fā)利用技術(shù)水平較為滯后,綜合利用成本偏高,且產(chǎn)品市場(chǎng)需求不大,不利于推廣。故本文提出一種雙極膜電滲析法(BMED)循環(huán)利用磷石膏的新工藝:第一步將磷石膏分解為可溶性硫酸鹽溶液,副產(chǎn)碳酸鈣或氫氧化鈣;第二步采用雙極膜電滲析技術(shù)將可溶性硫酸鹽溶液分解為硫酸和堿,硫酸可循環(huán)用于分解磷礦,堿則可循環(huán)用于分解磷石膏。論文主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:1、通過(guò)對(duì)比氫氧化鈉和碳酸鈉分解轉(zhuǎn)化磷石膏的效果,發(fā)現(xiàn)用氫氧化鈉將磷石膏分解轉(zhuǎn)化為硫酸鈉和氫氧化鈣的工藝更具優(yōu)勢(shì),而且得到的硫酸鈉溶液電滲析后堿室產(chǎn)物氫氧化鈉可直接回用于分解磷石膏,故最終選用氫氧化鈉作為分解磷石膏的試劑。然后采用單因素實(shí)驗(yàn)的方法,考察分解磷石膏制備硫酸鈉過(guò)程中諸多因素對(duì)硫酸根轉(zhuǎn)化率的影響,確定了制備硫酸鈉的最佳工藝條件:氫氧化鈉用量比(實(shí)際用量與理論用量的質(zhì)量比)為1.2、液固比3.5、反應(yīng)溫度20℃、反應(yīng)時(shí)間3h,在此條件下,磷石膏中硫酸根的回收率可達(dá)87.57%。2、在利用磷石膏分解液進(jìn)行雙極膜電滲析分解實(shí)驗(yàn)之前,預(yù)先實(shí)驗(yàn)考察雙極膜電滲析分析純的硫酸鈉溶液制備酸堿的情況,判斷其可行性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,雙極膜電滲析可以將硫酸鈉溶液成功分解為硫酸和堿,且該工藝產(chǎn)物選擇性高、過(guò)程穩(wěn)定、流程短、操作簡(jiǎn)單。3、確定雙極膜電滲析法分解硫酸鹽制備酸堿的可行性后,下一步考察并對(duì)比分析純的硫酸鈉溶液和磷石膏分解液電滲析過(guò)程中,通電方式、鹽室料液?jiǎn)?dòng)濃度、電流密度、通電時(shí)間等參數(shù)對(duì)鹽室料液分解率、分解能耗和電流效率的影響。綜合分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得,對(duì)于純硫酸鈉溶液,當(dāng)鹽室啟動(dòng)料液濃度為0.758mol/L,通入恒定15.8m A/cm2電流密度時(shí),分解率可達(dá)95.78%,電流效率可達(dá)93.4%,而能耗2.0643k Wh/kg也相對(duì)較低;對(duì)于磷石膏分解液,在通電至電壓明顯升高時(shí),隨著電流密度的增大,硫酸鈉分解率基本不變,但分解能耗上升,電流效率下降;隨著通電時(shí)間變長(zhǎng),分解率先上升后基本不變,而能耗上升,電流效率下降,說(shuō)明企業(yè)在生產(chǎn)中應(yīng)以盡量小的電流密度電滲析磷石膏分解液,以降低生產(chǎn)成本。對(duì)比兩者的電滲析結(jié)果,發(fā)現(xiàn)磷石膏分解液中的雜質(zhì)以及其他離子會(huì)對(duì)電滲析過(guò)程造成負(fù)面影響,需在電滲析前進(jìn)行預(yù)處理。4、對(duì)雙極膜電滲析后堿室和酸室溶液循環(huán)利用的途徑和可行性進(jìn)行了分析,并對(duì)其經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了估算。堿室、酸室溶液可分別回用于分解磷石膏和生產(chǎn)濕法磷酸,但是其濃度均低于生產(chǎn)的要求,需預(yù)處理達(dá)到生產(chǎn)所需的濃度后方能投入使用;通過(guò)經(jīng)濟(jì)性估算得出該法暫不具備經(jīng)濟(jì)性效益的結(jié)論,但是隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保需求的增長(zhǎng),該法具有良好的發(fā)展前景。5、對(duì)電滲析傳質(zhì)過(guò)程及離子在雙極膜內(nèi)的傳遞過(guò)程進(jìn)行了理論分析。得出影響傳質(zhì)過(guò)程的主要因素為濃度差與電勢(shì)差,簡(jiǎn)化后得出傳質(zhì)速率方程;根據(jù)雙極膜水解離機(jī)理及膜內(nèi)傳質(zhì)過(guò)程得出產(chǎn)生酸堿量的計(jì)算公式,以及產(chǎn)堿濃度隨時(shí)間變化的方程,該方程表明傳質(zhì)速率隨工作電流的增加而增加,隨堿室內(nèi)溶液濃度增大而減小。雙極膜電滲析法循環(huán)利用磷石膏工藝具有節(jié)能減排、綠色環(huán)保的特點(diǎn),有效地分解了磷石膏并將硫酸鈉轉(zhuǎn)化為氫氧化鈉和硫酸,循環(huán)利用于濕法磷酸生產(chǎn)和磷石膏分解過(guò)程中,解決了磷石膏綜合利用的成本及產(chǎn)品銷路問(wèn)題,具有較好的發(fā)展前景。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ177.375

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1663106