[发明专利]一种基于硫酸钠电解的磷石膏处理装置及方法

权利要求书

1.一种基于硫酸钠电解的磷石膏处理装置，其特征在于，该装置包括电解单元和反应单元，所述电解单元包括硫酸储罐(1)、酸循环泵(2)、硫酸钠储罐(3)、碱循环泵(4)、硫酸钠电解器(5)、碱三通阀(6)、酸三通阀(7)和直流电源(8)，所述电解单元包括磷石膏反应器(9)、排渣泵(10)、过滤器(11)、滤液储罐(12)和回流泵(13)；

所述硫酸钠电解器(5)用于电解硫酸钠生成硫酸和氢氧化钠；所述硫酸储罐(1)、酸循环泵(2)、酸三通阀(7)和硫酸钠电解器(5)依次连接，同时硫酸储罐(1)与硫酸钠电解器(5)直接连接；所述酸循环泵(2)与酸三通阀(7)的其中一个接口连接，所述酸三通阀(7)的第二个接口与硫酸钠电解器(5)连接，所述酸三通阀(7)的第三个接口用于连接回收硫酸的管道；所述硫酸储罐(1)用于储藏硫酸钠电解器(5)电解得到的硫酸；所述硫酸钠储罐(3)、碱循环泵(4)、碱三通阀(6)和硫酸钠电解器(5)依次连接，同时硫酸钠储罐(3)与硫酸钠电解器(5)直接连接；所述碱循环泵(4)与碱三通阀(6)的其中一个接口连接，所述碱三通阀(6)的第二个接口与硫酸钠电解器(5)连接，所述碱三通阀(6)的第三个接口与磷石膏反应器(9)连接；所述硫酸钠储罐(3)用于储藏硫酸钠和电解产生的氢氧化钠；所述硫酸钠电解器(5)与直流电源(8)连接，所述直流电源(8)用于为硫酸钠电解器(5)提供直流电压；所述磷石膏反应器(9)、排渣泵(10)、过滤器(11)、滤液储罐(12)和回流泵(13)依次连接，所述磷石膏反应器(9)用于将电解得到的氢氧化钠与磷石膏反应得到氢氧化钙和硫酸钠；所述回流泵(13)与硫酸钠储罐(3)连接，所述回流泵(13)用于将磷石膏反应器(9)中得到的硫酸钠输送至硫酸钠储罐(3)中，以实现硫酸钠的循环利用。

2.如权利要求1所述的基于硫酸钠电解的磷石膏处理装置，其特征在于，所述硫酸钠电解器(5)包括阳极(14)、阳极室(15)、阴离子交换膜(16)、阴极室(17)、阴极(18)、阳极电解液通道(19)和阴极电解液通道(20)；所述阳极(14)的两侧为阳极室(15)，所述阴极(18)的两侧为阴极室(17)；所述阳极室(15)和阴极室(17)之间为阴离子交换膜(16)，所述阴离子交换膜(16)用于将阴极室(17)中的硫酸根离子输送至阳极室(15)中，并隔绝钠离子在阴极室(17)中；所述阳极(14)与直流电源(8)的正极连接，所述阴极(18)与直流电源(8)的负极连接；所述阳极室(15)与阳极电解液通道(19)连接，所述阴极室(17)与阴极电解液通道(20)连接。

3.如权利要求1所述的基于硫酸钠电解的磷石膏处理装置，其特征在于，所述过滤器(11)为袋式过滤器或板框式过滤器。

4.如权利要求2所述的基于硫酸钠电解的磷石膏处理装置，其特征在于，所述阳极室(15)和所述阴极室(17)为流场结构，所述流场结构为柱型、蛇型或川型；

所述阳极(14)为铱氧化物、钌氧化物、铂氧化物、镍氧化物、钴氧化物或铅氧化物；所述阴极(18)为铂单质、镍单质或铁单质。

5.如权利要求1-4任一所述的基于硫酸钠电解的磷石膏处理装置处理磷石膏的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将硫酸溶液和硫酸钠溶液分别加入硫酸储罐(1)和硫酸钠储罐(3)中；

S2：启动电解单元，打开直流电源(8)，所述硫酸钠在硫酸钠电解器(5)中被电解，得到硫酸和氢氧化钠，电解得到的硫酸进入硫酸储罐(1)中，电解得到的氢氧化钠进入硫酸钠储罐(3)中；

S3：完成电解后，关闭直流电源(8)，切换碱三通阀(6)，将硫酸钠储罐(3)中的氢氧化钠输送至磷石膏反应器(9)中，所述氢氧化钠与磷石膏反应得到氢氧化钙和硫酸钠；所述磷石膏反应器(9)中的固液混合物通过排渣泵(10)进入过滤器(11)中，分离出固态氢氧化钙，硫酸钠溶液则进入滤液储罐(12)中，并通过回流泵(13)回流至硫酸钠储罐(3)中。

6.如权利要求5所述的处理磷石膏的方法，其特征在于，所述步骤S3完成后，再按照步骤S2和S3进行多次电解和反应，以实现多批次处理磷石膏。