本实用新型涉及一种由废弃磷石膏联产硫酸钙晶须和氯化铵的系统。
背景技术：
磷石膏，是指在磷酸生产中用硫酸处理磷矿时产生的固体废渣，其主要成分为CaSO4·2H2O，此外还含有多种其他杂质。目前在欧、美、日等工业发达国家，则非常重视对磷石膏的综合利用，如以磷石膏为原料制成建筑石膏的研究已进入成熟阶段，已能完整提出一套工艺生产技术和装备，制成的建筑石膏可以优于或同等于以天然石膏为原料的建筑石膏。然而我国目前的大部分企业对于磷石膏的利用效率仍然较低，大部分为作废处理，因而造成大量的资源浪费。
技术实现要素：
本实用新型解决的技术问题是：对于磷石膏利用率低的问题，提供一种由废弃磷石膏联产硫酸钙晶须和氯化铵的系统，以提高磷石膏的利用效率。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种由废弃磷石膏联产硫酸钙晶须和氯化铵的系统，包括，
第一反应塔，所述第一反应塔用于废弃磷石膏和混合酸洗液进行反应；
第一过滤器，所述第一过滤器用于将从第一反应塔反应后排出的固液混合物进行固液过滤分离；
废液池，所述废液池用于对经过第一过滤器过滤分离后的滤液进行存储；
第一水洗塔组，所述第一水洗塔组用于对经过第一过滤器过滤分离后的固体物质进行水洗处理；
第二反应塔，所述第二反应塔用于将经过第一水洗塔组水洗处理后的固体物质与由碳酸氢铵溶液和氨水溶液组成的混合液进行反应；
第二过滤器，所述第二过滤器用于将从第二反应塔反应后排出的固液混合物进行固液过滤分离；
第三反应塔，所述第三反应塔用于将经过第二过滤器过滤分离后的固体物质与盐酸溶液进行反应；
第三过滤器，所述第三过滤器用于将从第三反应塔反应后排出的固液混合物进行固液过滤分离；
第三存储箱，所述第三存储箱用于存储经第三过滤器过滤分离后的固体物质；
第四反应塔，所述第四反应塔用于将经过第二过滤器过滤分离后的液体物质与经过第三过滤器过滤分离后的液体物质进行反应；
第四过滤器，所述第四过滤器用于将从第四反应塔反应后排出的固液混合物进行固液过滤分离；
喷雾塔，所述喷雾塔用于将经过第四过滤器过滤分离后的液体物质进行浓缩结晶；
第一干燥机，所述第一干燥机用于将经过喷雾塔浓缩结晶后的结晶物质进行干燥；
第二存储箱，所述第二存储箱用于存储由第一干燥机干燥后的固体物质；
水热反应釜 ，所述水热反应釜 用于对经过第四过滤器过滤分离后的固体物质进行水热反应；
第五过滤器，所述第五过滤器用于将从水热反应釜 反应后排出的固液混合物进行固液过滤分离；
第二水洗塔组，所述第二水洗塔组用于对经过第五过滤器过滤分离后的固体物质进行水洗处理；
第二干燥机，所述第二干燥机用于对经过第二水洗塔组水洗后的固体物质进行干燥处理；
第一存储箱，所述第一存储箱用于存储由第二干燥机干燥后的固体物质。
进一步的是：所述第一水洗塔组包括依次设置的第一水洗塔、第六过滤器、第二水洗塔、第七过滤器。
进一步的是：所述第二水洗塔组包括依次设置的第三水洗塔、第八过滤器、第四水洗塔、第九过滤器。
进一步的是：还包括第一缓存罐；所述第一缓存罐设置在第二过滤器和第四反应塔之间，用于对经过第二过滤器过滤分离后的液体物质在加入到第四反应塔之前的缓存。
进一步的是：还包括流体接触塔，所述流体接触塔用于将从第三反应塔内排出的二氧化碳气体与氨水反应。
进一步的是：所述第一反应塔、第二反应塔、第三反应塔、第四反应塔和水热反应釜 均分别设有搅拌装置。
本实用新型的有益效果是：通过采用本实用新型所述的由废弃磷石膏联产硫酸钙晶须和氯化铵的系统，可实现对废弃磷石膏的有效利用提高磷石膏的商业价值，最终达到“变废为宝”的目的。
附图说明
图1为本实用新型所述的由废弃磷石膏联产硫酸钙晶须和氯化铵的系统的示意图；
图中标记为：第一反应塔1、第一过滤器2、废液池3、第二反应塔4、第二过滤器5、第三反应塔6、第三过滤器7、第四反应塔8、第四过滤器9、第一干燥机10、第二存储箱11、水热反应釜 12、第五过滤器13、喷雾塔14、第二干燥机15、第一存储箱16、第一水洗塔17、第二水洗塔18、第三水洗塔19、第四水洗塔20、第一缓存罐21、第六过滤器22、第七过滤器23、和第八过滤器24、第九过滤器25、第二缓存罐26、第三缓存罐27、第四缓存罐28、流体接触塔29、第五缓存罐30、第三存储箱31、第六缓存罐32、第七缓存罐33。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
如图1中所示的具体示例，本实用新型所述的一种由废弃磷石膏联产硫酸钙晶须和氯化铵的系统，包括，
第一反应塔1，所述第一反应塔1用于废弃磷石膏和混合酸洗液进行反应；
第一过滤器2，所述第一过滤器2用于将从第一反应塔1反应后排出的固液混合物进行固液过滤分离；
废液池3，所述废液池3用于对经过第一过滤器2过滤分离后的滤液进行存储；
第一水洗塔组，所述第一水洗塔组用于对经过第一过滤器2过滤分离后的固体物质进行水洗处理；
第二反应塔4，所述第二反应塔4用于将经过第一水洗塔组水洗处理后的固体物质与由碳酸氢铵溶液和氨水溶液组成的混合液进行反应；
第二过滤器5，所述第二过滤器5用于将从第二反应塔4反应后排出的固液混合物进行固液过滤分离；
第三反应塔6，所述第三反应塔6用于将经过第二过滤器5过滤分离后的固体物质与盐酸溶液进行反应；
第三过滤器7，所述第三过滤器7用于将从第三反应塔6反应后排出的固液混合物进行固液过滤分离；
第三存储箱31，所述第三存储箱31用于存储经第三过滤器7过滤分离后的固体物质；
第四反应塔8，所述第四反应塔8用于将经过第二过滤器5过滤分离后的液体物质与经过第三过滤器7过滤分离后的液体物质进行反应；
第四过滤器9，所述第四过滤器9用于将从第四反应塔8反应后排出的固液混合物进行固液过滤分离；
喷雾塔14，所述喷雾塔14用于将经过第四过滤器9过滤分离后的液体物质进行浓缩结晶；
第一干燥机10，所述第一干燥机10用于将经过喷雾塔14浓缩结晶后的结晶物质进行干燥；
第二存储箱11，所述第二存储箱11用于存储由第一干燥机10干燥后的固体物质；
水热反应釜 12，所述水热反应釜 12用于对经过第四过滤器9过滤分离后的固体物质进行水热反应；
第五过滤器13，所述第五过滤器13用于将从水热反应釜 12反应后排出的固液混合物进行固液过滤分离；
第二水洗塔组，所述第二水洗塔组用于对经过第五过滤器13过滤分离后的固体物质进行水洗处理；
第二干燥机15，所述第二干燥机15用于对经过第二水洗塔组水洗后的固体物质进行干燥处理；
第一存储箱16，所述第一存储箱16用于存储由第二干燥机15干燥后的固体物质。
其中，第一水洗塔组可包括依次设置的第一水洗塔17、第六过滤器22、第二水洗塔18、第七过滤器23。这样通过第一水洗塔组可实现对相应固体物质进行两次水洗、过滤处理，进而确保进入到第二反应塔4内的固体物质表面附着的酸液已被基本清洗干净。
更具体的，还可参照附图1中所示的连接关系，通过设置相应的第四缓存罐28、第五缓存罐30、第七缓存罐33等实现对第一水洗塔组内进行多次水洗的溶液进行回收并重复利用，并最终将水洗后的溶液存储至第七缓存罐33中，之后通过向该第七缓存罐33中加入相应浓度的额外的盐酸溶液和硫酸溶液后配置形成所需浓度的用于加入到第一反应塔1内的混合酸洗液。
当然，不失一般性，第二水洗塔组也可包括依次设置的第三水洗塔19、第八过滤器24、第四水洗塔20、第九过滤器25。即第二水洗塔组可实现对经过第五过滤器13过滤分离后的固体物质进行两次水洗、过滤处理。当然，在上述设置有相应的第四缓存罐28第五缓存罐30、第七缓存罐33的情况下可进一步设置相应的第二缓存罐26和第三缓存罐27，进而也可实现对水热反应釜 12以及第二水洗塔组内水洗后的溶液进行回收利用，相应的可参照附图1中所示连接关系进行设置即可。
另外，考虑到在第四反应塔8内的反应是将经过第二过滤器5过滤分离后的液体物质与经过第三过滤器7过滤分离后的液体物质进行反应；因此本实用新型进一步设置有第一缓存罐21；所述第一缓存罐21设置在第二过滤器5和第四反应塔8之间，用于对经过第二过滤器5过滤分离后的液体物质在加入到第四反应塔8之前的缓存。
另外，考虑到在第三反应塔6内反应后会产生大量的二氧化碳气体，为了避免该部分气体直接排放到大气环境中，同时为了实现对二氧化碳的回收利用，本实用新型进一步设置有流体接触塔29，所述流体接触塔29用于将从第三反应塔6内排出的二氧化碳气体与氨水反应，以通过流体接触塔29吸收二氧化碳并与氨水反应后生成碳酸铵或者碳酸氢铵溶液，这样又可将碳酸铵或者碳酸氢铵溶液加入到第二反应塔4中进行反应。更具体的，还可进一步设置有第六缓存罐32，这样可将流体接触塔29内产生的碳酸铵或者碳酸氢铵溶液排入到第六缓存罐32内进行缓存，之后根据需要再加入到第二反应塔4中。
另外，为了提高反应的速率，本实用新型进一步在第一反应塔1、第二反应塔4、第三反应塔6、第四反应塔8和水热反应釜 12内均分别设有搅拌装置。即通过搅拌装置的搅拌作用提高各反应器内部的反应速率。
参照附图1中所示，本实用新型的一种典型工艺流程如下：
在第七缓存罐33中配置形成混合酸洗液，其中混合酸洗液可由质量占比为10~15%的盐酸溶液与质量占比为50~65%的硫酸溶液按照体积比为2:1进行混合后得到，之后再将混合酸洗液和废弃磷石膏一起加入带有搅拌装置的第一反应塔1内进行酸洗反应。通过在第一反应塔1内的酸洗反应可以溶解废弃磷石膏中大部分可溶于酸的固体物质，如Al、Fe等的氧化物。
然后将第一反应塔1内充分反应过后的固液混合物加入第一过滤器2中进行固液分离，其中分离出的固体物质进入第一水洗塔组进行多次水洗处理，并且最终经过水洗处理后的固体物质加入到第二反应塔4内进行后续反应处理。而经过第一过滤器2过滤分离出的滤液进入废液池3中放置。其中，在第一水洗塔组进行多次水洗处理的过程中，可将多次水洗处理的溶液进行回收利用，并将最终水洗后的溶液作为配置用于第一反应塔1内反应所需的混合酸洗液的溶液。如可将第七过滤器23过滤后的滤液缓存至第四缓存罐28中，并用作第一水洗塔17进行水洗处理；而经过第一水洗塔17水洗处理后再由第六过滤器22过滤的滤液最终缓存至第五缓存罐30中。
上述经过第一水洗塔组水洗处理后的固体物质加入到第二反应塔4内，然后再加入由浓度为25~30%的碳酸氢铵（Na2CO3）溶液和浓度为20~25%的氨水（NH3·H2O）溶液按照体积比为1:1所组成的混合溶液。其中，上述混合溶液也可预先在第六缓存罐32内配置好的后再加入到第二反应塔4内。在第二反应塔4内将发生复分解反应，反应后得到硫酸铵（（NH4）2SO4）溶液以及碳酸钙（CaCO3）固体；之后将在第二反应塔4内反应后的固液混合物一起加入第二过滤器5中进行固液分离过滤。
经过第二过滤器5过滤后，过滤出的固体物质进入第三反应塔6内，与预先在第五缓存罐30内配置好的浓度为13~20%的盐酸溶液发生置换反应，并生成氯化钙（CaCl2）溶液，同时反应释放出大量二氧化碳（CO2）气体；且反应放出的二氧化碳气体通过流体接触塔29进行吸收，相应的加入到流体接触塔29内的吸收液为浓度为20~25%的氨水溶液；这样通过流体接触塔29可反应制得碳酸铵（（NH4）2SO4）或者碳酸氢铵（NH4HSO4）溶液，之后再将制得的碳酸铵或者碳酸氢铵回收至第六缓存罐32内进行缓存；并且还可根据需要将缓存在第六缓存罐32内的溶液用于配置形成供的第二反应塔4使用的混合溶液。
另外，经过第二过滤器5过滤后，过滤出的硫酸铵溶液则进入第一缓存罐21中缓存备用。然后待第三反应塔6中置换反应发生完全后将固液混合物一起进入第三过滤器7中进行过滤，经过滤后的氯化钙（CaCl2）溶液再加入到第一缓存罐21中，并且可控制硫酸铵溶液与氯化钙溶液的混合比，并最终在第四反应塔8中进行反应；而经过第三过滤器7过滤后的固体物质，如二氧化硅（SiO2）等杂质则进入第三存储箱31放置，其中第三存储箱31可采用敞口箱。
将上述缓存在第一缓存罐21中并按照一定计量比进过混合后的氯化钙溶液和硫酸铵溶液加入第四反应塔8中发生复分解反应，并得到硫酸钙（CaSO4）固体以及由氯化铵（NH4Cl）溶液；之后再将反应后的固液混合物一起加入第四过滤器9中过滤分离。其中经过第四过滤器9过滤后的滤液进入喷雾塔14中，由喷雾塔14对其进行浓缩结晶；之后再将结晶后的结晶物质通过第一干燥机10进行干燥；最后再将干燥后的固体物料存储于第二存储箱11中，即存储于第二存储箱11中的固体物质实际为氯化铵。
另外，经过第四过滤器9过滤后的固体物质加入水热反应釜 12进行高压水热反应，其反应温度可设置为150~180℃，反应时间为2~5h。待水热反应釜 12内的水热反应结束后将固液混合物进入第五过滤器13中进行过滤分离，其中经过第五过滤器13过滤后的固体物质进入第二水洗塔组进行水洗处理；在第二水洗塔组内经过多次水洗处理后的固体物质最后进入第二干燥机15中干燥处理，并最终将干燥处理后的物质储存于第一存储箱16内；而存储于第一存储箱16内的固体物质实际即为硫酸钙晶须。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在不付出创造性劳动的情况下，在本实用新型的精神和原则内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。