专利名称：石膏转化分解法生产硫酸的制作方法
石膏转化分解法生产硫酸
本发明是一种由石膏(包括磷石膏、天然石膏或其他副产石膏，其主要化学 成分为CaS04即硫酸钙)生产硫酸的方法。
硫酸通常都是以硫铁矿、硫磺或冶炼废气为原料生产，硫铁矿资源有限，冶 炼废气则更少，只有有色冶金企业才有，硫磺资源我国更缺，主要依赖从国外进 口，而石膏我国不但矿产丰富，而且由磷化工产生的废料磷石膏，占用大片土地 到处堆积如山，迫切需待利用，其他化工工艺也会副产一些石膏，所以用石膏为 原料生产硫酸有重要意义。
以天然石膏为原料生产硫酸尚未见工业化生产的报导，以磷石膏生产硫酸则 巳实现工业化生产，磷石膏需予先再浆洗涤脱磷、脱氟、干燥，再掺入焦炭等予 热到700-80(TC再进迥转炉，在迥转沪内经1400-1450'C高温灼烧，分解产生S02 气体，再经V20s转化成S03制成硫酸，迥转炉产生的S02气体浓度很稀，杂质气体 很多，不利于转化，特别是含氟气容易使催化剂^05中毒。由于工艺复杂，所需 投资很大，分解磷石膏的温度高达1400-145(TC，耗能很大，工艺过程中产生严 重的二次污染，所以此项工艺虽已实现工业化生产，但却无法推广使用。
本发明的目的，在于提供一种工艺过程简化，投资少，耗能较少，完全没有 二次污染，不用矾触媒，并且具有较好经济效益的由石膏(包括磷石膏、天然石 膏或其他副产石膏，其主要化学成分为CaS04即硫酸钙)生产硫酸的方法。
本发明的构思是先把石膏(硫酸钙)转化为较易于分解的硫酸铵，以氧化 铁与硫酸铵加热反应放出氨气并生成硫酸铁，再加热分解硫酸铁，生成氧化铁并 放出三氧化硫，氧化铁用于下批与硫酸铵的反应，放出的三氧化硫用水或稀硫酸 吸收得到硫酸。
具体工艺如下 一、石膏的转化-
常温下用洗涤过上批碳酸钙后的水吸收由上批反应(3)而来的氨，再吸收 原料二氧化碳或搅拌下加入原料碳酸氢铵溶解，生成碳酸铵溶液，即反应(1): 6NH3+3C02+3H20—3 (NH4) 2C03，或3NH3 + 3NH4HC03—3 (NH4) 2C03，再加入原 料石膏粉于碳酸铵溶液内，在常温并且搅拌下进行反应，即反应(2): 3 (NH4) 2CO3+3CaS04—3CaC03+3 (NH4) 2S04，反应60-90分钟完成，生成的碳酸钙不溶， 过滤分离碳酸钙后得到硫酸铵溶液，碳酸钙经洗涤作为副产品，洗涤碳酸转后的水回用于下批反应(1)。 二、硫酸铵分解
由反应(2)所得的硫酸铵溶液，加入过量的氧化铁粉，先搅拌加热干燥，
之后继续加热保持350-420'C并搅拌下反应，即反应(3): FeA+3(NH4)2S04—Fe2 (S04) 3+6NH3+3H20，放出的氨气去下批反应(1)，如反应(1)只吸收二氧化 碳，不加入碳酸氢铵，反应(3)放出的氨气需全部用于反应(1)，如反应(1) 不吸收二氧化碳而只加入碳酸氢铵，则反应(3)放出的氨气只需约一半用于反 应(1)，多余的约一半的氨气不用于反应(1)，而是作为副产品，不论只用二氧 化碳或只用碳酸氢铵，反应(3)放出的氨气的量都应相同，反应(3)进行到放 出的氨气放完为止。反应(3)结束后，继续加热升温达60(TC以上，进行反应 (4): Fe2 (S04) 3—Fe203+3S03，放出三氧化硫气用水或稀硫酸吸收得到硫酸。 氧化铁回用于下批反应(3)。 附图
是整个工艺流程示意。 下面结合附图进一步叙述本发明的实施例-
洗涤上批碳酸钙后的水9吸收上批反应(3)而来的氨气18，再吸收原料二 氧化碳IO或加入原料碳酸氢铵11搅拌下溶解，进行反应(1)，生成的碳酸铵溶 液12加入原料石膏粉13搅拌下进行反应(2)，反应结束后的物料14去过滤5， 所得滤渣为碳酸钙16去洗涤6，用水23洗涤，洗涤后的碳酸钙8作为副产品， 洗涤碳酸钙后的水9用于反应(1),由过滤5所得滤液硫酸铵溶液15加入由反 应(4)而得的氧化铁17进行反应(3)，反应(3)放出的氨气18去反应(1)， 所得硫酸铁19加热进行反应(4)，放出的三氧化硫20用水或稀硫酸21吸收7 得到硫酸22，氧化铁17回用于反应(3)。
本发明工艺流程简短，节省大量投资，不用矾触媒，直接得到三氧化硫，改 变了生产硫酸的传统工艺。本发明若以磷石膏为原料，磷石膏不必作任何予处理， 直接进入反应并得到碳酸钙，碳酸钙是生产水泥的主要原料，因此本发明可以大 量消除磷化工产生的危险废弃物磷石膏，并且得到磷化工所必需的主要原料硫 酸，实现了硫的循环。其他使用硫酸为原料的化工工艺，最终也会得到石膏，石 膏再制成硫酸，同样可以实现硫的循环，以降低生产成本。本发明全过程没有任 何三废排放，完全不产生二次污染，本发明实际消耗的原料，只是石膏和二氧化 碳，二氧化碳可以从合成氨系统大量取得，也可从石灰窑或煤、炭燃烧取得，二 氧化碳破坏大气臭氧层，是一种温室气体，本发明消除温室气体二氧化碳，对改 善环境也有助益，本发明不仅投资少，而且具有显著的经济效益。
权利要求
1、一种由石膏(包括磷石膏、天然石膏或其他副产石膏，其主要化学成分为CaSO4即硫酸钙)生产硫酸的方法，其特征是常温下用洗涤过上批碳酸钙的水吸收上批反应(3)放出的氨再吸收原料二氧化碳或加入原料碳酸氢铵溶解，生成碳酸铵溶液，即反应(1)6NH3+3CO2+3H2O→3(NH4)2CO3，或6NH3+3NH4HCO3→3(NH4)2CO3，再加原料石膏粉于碳酸铵溶液内，在常温并且搅拌下进行反应，即反应(2)3(NH4)2CO3+3CaSO4→3CaCO3+3(NH4)2SO4，过滤分离，滤渣碳酸钙用水洗涤后为副产品，滤液为硫酸铵溶液，加入过量的氧化铁粉，先搅拌加热干燥，之后继续加热保持350-420℃并搅拌下反应，即反应(3)Fe2O3+3(NH4)2SO4→Fe2(SO4)3+6NH3+3H2O，放出的氨气去下批反应(1)，如反应(1)只吸收二氧化碳，不加入碳酸氢铵，反应(3)放出的氨气需全部用于反应(1)，如反应(1)不吸收二氧化碳而只加入碳酸氢铵，则反应(3)放出的氨气只需约一半用于反应(1)，多余的约一半的氨气不用于反应(1)，而是作为副产品，不论只用二氧化碳或只用碳酸氢铵，反应(3)放出的氨气的量都应相同，反应(3)进行到放出的氨气放完为止，反应(3)结束后，继续加热升温达600℃以上，进行反应(4)Fe2(SO4)3→Fe2O3+3SO3，放出三氧化硫气用水或稀硫酸吸收得到硫酸，氧化铁回用于下批反应(3)。
全文摘要
一种由石膏(包括磷石膏、天然石膏或其他副产石膏，其主要化学成分为CaSO<sub>4</sub>即硫酸钙)生产硫酸的方法，其特征是把石膏转化为较易于分解的硫酸铵，硫酸铵分解直接得到三氧化硫，用水或稀硫酸吸收制得硫酸。本发明若以磷石膏为原料，磷石膏不必作任何预处理，直接进入反应并得到碳酸钙，碳酸钙是生产水泥的主要原料，因此本发明可以大量消除磷化工产生的危险废弃物磷石膏，并且得到磷化工所必需的主要原料硫酸，实现了硫的循环。本发明全过程没有任何三废排放，完全不产生二次污染，本发明实际消耗的原料，只是石膏和二氧化碳，消除温室气体二氧化碳，对改善环境也有助益，本发明所需投资较少，并具有显著的经济效益。
文档编号C01B17/00GK101531346SQ200810086469
公开日2009年9月16日 申请日期2008年3月14日 优先权日2008年3月14日
发明者张智新 申请人:张智新