一种磷石膏深度净化工艺 |
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| 申请号 | CN202010408863.8 | 申请日 | 2020-05-14 | 公开(公告)号 | CN111570472A | 公开(公告)日 | 2020-08-25 |
| 申请人 | 贵州福泉蓝图住宅产业化有限公司; | 发明人 | 陈小平; 夏一燕; 杨再祥; 李军; 雷勇; 付伯平; 刘永; 何金全; 王涵; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种磷 石膏 深度 净化 工艺，该工艺利用 超 声波 对磷石膏原材料进行清洗。本发明中利用了超声净化工艺，利用 超声波 在液体中的 空化 作用、 加速 度作用及直进流作用对液体和污物直接、间接的作用，使污物层被分散、乳化、剥离，深度净化磷石膏杂质。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种磷石膏深度净化工艺，其特征在于：该工艺利用超声波对磷石膏原材料进行清洗。 |
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| 说明书全文 | 一种磷石膏深度净化工艺技术领域[0001] 本发明属于工业固体废弃物处理与处置技术领域，尤其是涉及一种磷石膏深度净化工艺。 背景技术[0002] 磷石膏是磷酸工业生产的副产物，在工业副产石膏中排量最大，是可再生的石膏资源。通常生产1t 磷酸副产4.5～5.5t磷石膏。现今全世界磷石膏年产量超过3亿吨，综合利用率约10%；仅有一些发达国家如日本、韩国和德国的磷石膏利用率相对较高。日本因缺乏天然石膏资源，副产的磷石膏量又少，磷石膏的利用率接近100%，其中，60%用于生产熟石膏粉和石膏建材，30%用于生产水泥缓凝剂，10%用于食品、医疗等行业；其他一些国家如美国、加拿大、比利时等均采用堆存的方式处理；还有一些国家如摩洛哥、突尼斯、荷兰、英国等主要采用排入海洋的方式处置。中国磷石膏年产量约8000万吨( 占工业副产石膏年产量的70% )，利用量为2650万吨,综合利用率约30%。就国内生产企业而言，大部分磷石膏仍以堆存为主，而中国作为世界第一的磷肥生产大国，每年会新增5000万吨堆存量，占用了大量土地，对环境也造成很大的威胁。磷石膏的产排和堆存已成为制约磷化工行业可持续发展的敏感性安全环保问题。磷石膏废渣会给磷化工企业带来高昂的堆场建设和运维费用，严格的节能环保要求和综合利用准入门槛，磷石膏的综合利用势在必行，迫在眉睫。国家也越来越重视磷石膏资源化利用问题。而目前磷石膏综合利用存在着除杂难度大、工艺流程复杂、投资大、经济可行性差等缺点，总体利用率不高，主要利用方向仍是矿井填充、制硫酸、水泥缓凝剂、纸面石膏板、石膏砂浆等。 [0003] 各种磷石膏综合利用方案的技术可行性和经济合理性，都是以有效控制磷石膏杂质成分和含水率为前提。现有化工企业还没有做到磷石膏废渣的商品化产出和无害化排放，磷石膏综合利用前需要进行预处理，针对磷石膏的不同成分和利用方向采用不同的处理处置方式，实现磷石膏成分上和结构上的改性，提高磷石膏的资源化应用性能和经济价值。 [0004] 与天然石膏相比，磷石膏中杂质含量高、性能相对不稳定，每个厂家生产的磷石膏都存在差异，即使是同一个厂家，不同时期生产的不同批次产品性能也可能不一致。究其原因，就是磷石膏中的杂质多而复杂，而目前的除杂净化工艺成本高或除杂不净，这也是致使世界各国的磷石膏综合利用率低的主要原因。因此，亟需研发新的磷石膏深度净化工艺，降低磷石膏中杂质含量，确保生产的磷石膏拥有良好的性能一致性，进而促进磷石膏的综合利用，推动磷化工产业绿色生态的可持续发展。 发明内容[0005] 本发明在此的目的在于提供一种除杂效果明显的磷石膏深度净化工艺。 [0006] 为实现本发明的目的，在此提供的磷石膏深度净化工艺利用超声波对磷石膏原材料进行清洗。利用了超声波对磷石膏原材料进行清洗，超声波在液体具有空化作用、加速度作用及直进流作用能够对液体和污物直接、间接的作用，使污物层被分散、乳化、剥离，深度净化磷石膏杂质。 [0007] 进一步的，本发明提供的磷石膏深度净化工艺具体包括以下步骤：步骤S01：磁选，对磷石膏原材料进行磁选，清除磷石膏原材料中的含铁杂质； 步骤S02：超声波旋流一次清洗，利用超声波对磁选后的磷石膏原材料进行清洗； 步骤S03：浮选，采用抽滤设备分离经步骤S02清洗后的磷石膏中的有机物； 步骤S04：一次固液分离，将经步骤S03后的固液两相混合液固相和液相分离，得到初洗固相磷石膏和废液Ⅰ，所述废液Ⅰ用于杂质回收； 步骤S05：超声波旋流二次清洗及石灰中和，将经步骤S04分离得到的固相磷石膏加入水中，利用超声波旋流进行二次清洗，然后加入石灰调节混合液PH至8～9； 步骤S06：二次固液分离，将步骤S05得到的混合液进行固液分离，得到二次清洗后的固相磷石膏和废液Ⅱ，所述废液Ⅱ用于超声波旋流一次清洗、超声波旋流二次清洗； 步骤S07：剂压脱水，将步骤S06得到的固相磷石膏进行剂压，脱除部分游离水； 步骤S08：热处理，对经步骤S07处理后的固相磷石膏进行蒸汽加热，使含附着水的二水磷石膏变成半水磷石膏。 [0008] 将超声波清洗结合磁选、浮选、石灰中和和低温热处理，进一步地提高了对磷石膏的深度净化，除杂效果更好；并且净化过程中形成分废液分别用于杂质回收和返回超声波一次清洗装置中，实现了废水零排放，既节约了能源，又保护了环境。 [0009] 进一步的，本发明提供的磷石膏深度净化工艺还包括杂质回收步骤，具体步骤包括：步骤S041：向步骤S04中得到的废液Ⅰ中加入氢氧化钙乳液，调节溶液PH>12，生成磷酸钙固相、氟化钙固相和废液Ⅲ； 步骤S042：利用工厂蒸汽余热对固相磷酸钙和氟化钙进行干燥，得到磷酸钙和氟化钙产品； 步骤S043：对废液Ⅲ进行蒸发处理，得到固相氢氧化钠和氢氧化钾产品和蒸馏水。 [0010] 通过杂质回收步骤既实现了废水零排放，又实现了磷酸钙粉、氢氧化钾、氢氧化钠等杂质回收，变废为宝。 [0011] 进一步的，所述步骤S043得到的蒸馏水和/或所述步骤S08中蒸汽加热产生的蒸馏水用于超声波旋流一次清洗和/或超声波旋流二次清洗。 [0012] 将净化工艺中产生的蒸馏水循环应用于超声波旋流一次清洗和/或超声波旋流二次清洗，实现废液零排放的同时又节约了资源。 [0013] 本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明中利用了超声净化工艺，利用超声波在液体中的空化作用、加速度作用及直进流作用对液体和污物直接、间接的作用，使污物层被分散、乳化、剥离，深度净化磷石膏杂质。 [0014] 结合磁选、浮选、石灰中和、低温热处理和MVR技术等一整套完整的工艺体系，既能达到在低能耗下深度净化磷石膏、废液零排放，又能实现磷酸钙粉、氢氧化钾、氢氧化钠等杂质回收，变废为宝。 [0016] 此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：图1为本发明提供的磷石膏深度净化工艺的流程图。 具体实施方式[0017] 现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。 [0018] 参照图1所示，本发明提供的磷石膏深度净化工艺利用超声波对磷石膏原材料进行清洗，具体包括以下步骤：步骤S01：磁选，采用磁选机构吸附磷石膏原材料中的含铁物质，实现对磷石膏原材料进行磁选，清除磷石膏原材料生成、存储、运输过程中产生的含铁杂质； 步骤S02：超声波旋流一次清洗，将磁选后的磷石膏原材料加入带有超声清洗功能的清洗罐中，利用超声波在液体中的空化作用、加速度作用及直进流作用对液体和污物直接、间接的作用，使污物层被分散、乳化、剥离；同时，细化磷石膏微粒；加速可溶物溶解，以及磷石膏原料中未反应磷矿石的二次反应，溶出部分大颗粒磷石膏中的共晶磷；完成磷石膏原材料的超声波清洗；此步骤中，水与磷石膏原材料的比例为10：1，清洗时间为10 20min； ~ 步骤S03：浮选，利用颗粒表面物理化学性质的不同，采用抽滤设备分离经步骤S02清洗后的磷石膏中的有机物； 步骤S04：一次固液分离，利用离心沉降原理，将经步骤S03后的固液两相混合液固相和液相分离，得到初洗固相磷石膏和废液Ⅰ，废液Ⅰ用于杂质回收；此步骤中，在离心沉降作用下，大部分粗颗粒经离心装置的底部排出，而大部分细颗粒由溢流管排出，该离心装置可以采用旋流器； 步骤S05：超声波旋流二次清洗及石灰中和，将经步骤S04分离得到的固相磷石膏加入水中，利用超声波旋流进行二次清洗，然后加入石灰调节混合液PH；此步骤中，水与磷石膏原材料的比例为10：1，清洗时间为10 20min，石灰中和后的混合液PH为8～9； ~ 步骤S06：二次固液分离，将步骤S05得到的混合液在离心力作用下进行二次固液分离，得到二次清洗后的固相磷石膏（附着水的二水硫酸钙）和废液Ⅱ，废液Ⅱ返回步骤S02中的清洗罐中，用于超声波旋流一次清洗、超声波旋流二次清洗； 步骤S07：剂压脱水，采用螺旋剂压方式将步骤S06得到的固相磷石膏进行剂压，脱除部分游离水； 步骤S08：热处理，采用蒸汽加热、连续喂料和出料方式对经步骤S07处理后的固相磷石膏进行蒸汽加热，使二水磷石膏变成半水磷石膏（改性石膏粉）；蒸汽加热温度为160 170~ ℃，蒸汽压力大于1Mpa。 [0019] 本文提供的磷石膏深度净化工艺还包括杂质回收步骤，具体步骤包括：步骤S041：向步骤S04中得到的废液Ⅰ中加入氢氧化钙乳液，调节溶液PH>12，利用氢氧化钙与废液中磷、氟类杂质反应生成磷酸钙固相、氟化钙固相和含其他杂质的废液Ⅲ，并进行固液分离将磷酸钙固相、氟化钙固相和废液Ⅲ进行分离，得到的固相经步骤S042处理，废液Ⅲ经S043处理； 步骤S042：利用工厂蒸汽余热对固相磷酸钙和氟化钙进行干燥，得到磷酸钙和氟化钙产品； 步骤S043：利用MVR技术对废液Ⅲ进行蒸发处理，得到固相氢氧化钠和氢氧化钾产品和蒸馏水。 [0020] 本文提供的净化工艺步骤S08、步骤S043在蒸发过程产生的蒸馏水循环用于超声波旋流一次清洗和/或超声波旋流二次清洗。参照图1所示，本文在此用于超声波旋流二次清洗。 [0022] 本文在此利用的磁选机构为磁铁、琼斯型磁选机或其他类型磁选机；本文净化工艺采用的石灰为氢氧化钙。 [0023] 本文提供的净化工艺除杂效果明显，工艺过程简单，易于控制，能耗和成本低，产品性能稳定。 [0024] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。 |
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