一种泥磷与二次铝灰协同处理磷酸一铵的方法 |
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| 申请号 | CN202311616068.8 | 申请日 | 2023-11-29 | 公开(公告)号 | CN117623250A | 公开(公告)日 | 2024-03-01 |
| 申请人 | 贵州星河环境技术有限公司; | 发明人 | 鲁涛; 李贵平; 解毓朝; 杨洁; 何玲; 敖鑫鑫; | ||||
| 摘要 | 本 申请 涉及泥磷与二次 铝 灰的资源化处理技术领域，具体公开了一种泥磷与二次铝灰协同处理 磷酸 一铵的方法，包括以下步骤：步骤1：将泥磷进行预处理；步骤2：将二次铝灰在 碱 性溶液下进行反应；步骤3：将 氨 气吸收形成氨 水 暂存，并把去除氨气后的可燃气体用作辅助泥磷燃烧的 燃料 ；步骤4：将步骤1的泥磷送入泥磷反应炉内，并通 过喷 雾形成雾化泥磷，泥磷中的磷单质与空气反应生成五 氧 化二磷气体；步骤5：将五氧化二磷气体 净化 ，去除粉尘；净化后的五氧化二磷气体与 氨水 反应生成磷酸一铵溶液；步骤6：磷酸一铵溶液 蒸发 结晶形成磷酸一铵结晶盐。本 专利 的目的在于解决贫泥磷缺少资源化利用方法和二次铝灰处理难的问题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种泥磷与二次铝灰协同处理磷酸一铵的方法，其特征在于：包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种泥磷与二次铝灰协同处理磷酸一铵的方法技术领域[0001] 本发明涉及泥磷与二次铝灰的资源化处理技术领域，特别涉及一种泥磷与二次铝灰协同处理磷酸一铵的方法。 背景技术[0002] 磷泥又称泥磷，是一种乳浊状的胶体物质，基本上是由一些单质磷与电炉废气中的粉尘、炭黑等与水相互组合而形成。多数时候，磷泥中含P(10％‑70％)，二硫化碳不溶物(5％‑20％)，水分(20％‑60％)，此外还含有一定量的SiO2、CaO、Fe2O3、A12O3等多种物质。磷泥因含有磷单质，在空气中极易自燃，因此磷泥在运输、存放、处置过程中均需要通过水封阻燃。磷泥的处置方法可分为直接法和间接法两大类。直接法是采取物理分离法、化学药剂法等方法提取回收磷泥中的磷；间接法是将磷泥处理后，以磷酸或磷酸盐的形式回收，该方法常见的有烧制磷酸或制磷酸钠盐等其它产品。由于处理费用高和技术困难等方面原因，一般的处置方法都针对磷含量高的富磷泥(磷含量在60％以上)，大多数厂家对磷含量低的贫磷泥(磷含量一般在10％‑30％)作为危险废弃物交由有资质单位做无害化处理。 [0003] 二次铝灰是电解铝、铸造铝及其他铝行业在生产、使用和回收等过程中产生的含有金属铝和其他成份的固体物质。二次铝灰中含有铝单质、氮化铝、氧化铝等物质，遇酸、碱、水等物质可引发铝灰的反应且较为剧烈，易产生氨气、甲烷、氢气等高风险气体。自2021年起，明确将二次铝灰定为危险废物。铝灰处置主要采用火法和湿法两种工艺，火法工艺是对铝灰进一步煅烧，转化为高铝料或铝酸钙等，湿法工艺则是将铝灰溶解并添加药剂等将其制备成聚合氯化铝等，作为净水剂产品使用。 [0004] 现有技术中针对二次铝灰和磷泥都是分开单独进行资源化处理，且目前针对磷泥的资源化工艺主要是针对富磷泥，对于贫磷泥的利用缺少有效的资源化处理工艺。 发明内容[0005] 针对现有技术不足，本发明解决的技术问题是提供一种泥磷与二次铝灰协同处理磷酸一铵的方法，解决现有贫泥磷缺少资源化利用方法，二次铝灰处理难的问题。 [0006] 为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是:一种泥磷与二次铝灰协同处理磷酸一铵的方法，包括以下步骤：步骤1：将泥磷进行预处理，去除泥磷中的杂质，并将对除杂后的泥磷进行搅拌，保持泥磷浆匀质；步骤2：将二次铝灰在碱性溶液下进行反应；反应生成氨气和可燃气体；步骤3：将氨气吸收形成氨水暂存，并把去除氨气后的可燃气体用作辅助泥磷燃烧的燃料；步骤4：将步骤1的泥磷送入泥磷反应炉内，并通过喷雾形成雾化泥磷，在泥磷反应炉内通可燃气体燃烧助燃，泥磷中的磷单质与空气反应生成五氧化二磷气体；步骤5：将五氧化二磷气体净化，去除粉尘；净化后的五氧化二磷气体与氨水反应生成磷酸一铵溶液；步骤6：磷酸一铵溶液蒸发结晶形成磷酸一铵结晶盐。 [0007] 本方案产生的技术原理及有益效果是：通过雾化使得泥磷中的单质磷暴露在空气中，从而在泥磷反应炉的燃烧升温热空气气氛下，使得单质磷与热空气中的氧气反应生成五氧化二磷气体；二次铝灰在碱性条件可快速提高水解反应的速率，从而反应形成大量氨气与可燃气体的混合气体；氨气吸收形成足够的氨水与净化后的五氧化二磷净化反应生成磷酸一铵溶液；同时产生的可燃气体也可在泥磷反应炉内充分燃烧，并维持反应炉的温度，使得单质磷能与空气充分反应生成五氧化二磷；采用以废治废的形式，协同处置了泥磷和二次铝灰，并实现了资源化回收制备磷酸一铵，同时避免了五氧化二磷、氨气、甲烷、氢气的环境危害和安全风险；并形了一项贫泥磷的有效资源化利用工艺，解决了贫泥磷、二次铝灰危险固废处理难的问题。 [0008] 进一步，所述步骤2的碱性溶液为氢氧化钙溶液，氢氧化钙溶液的浓度为5％‑35％。 [0009] 进一步，所述碱性溶液的温度保持在60‑80℃。 [0010] 进一步，所述步骤4的泥磷反应炉的温度范围维持在40‑100℃。 [0011] 进一步，所述二次铝灰与碱性溶液的水解固液比为1:2‑1:4。 [0012] 进一步，所述步骤1的泥磷通过泥磷仓进行预处理，泥磷仓内的泥磷通过泥磷送料系统送入泥磷反应炉，所述步骤5的五氧化二磷气体通过旋风分离器进行除杂，所述二次铝灰与碱性溶液在铝灰水解釜内进行反应，生成的气体送入氨气吸收塔内吸收氨气，形成的氨水存储在氨水罐内；所述五氧化二磷气体与氨水在磷酸一铵合成塔内合成，磷酸一铵溶液在蒸发结晶釜内蒸发结晶；所述泥磷仓、泥磷送料系统、泥磷反应炉、旋风分离器依次连接组成泥磷处理系统，铝灰水解釜、氨气吸收塔、氨水罐依次连接并组成二次铝灰处理系统，所述泥磷处理系统、二次铝灰处理系统与磷酸一铵合成塔、蒸发结晶釜共同组成泥磷与二次铝灰协同处理生产线。 [0013] 进一步，所述泥磷反应炉内设有主燃烧器和副燃烧器，所述主燃烧器与燃料管道连通，所述副燃烧器与氨气吸收塔的可燃气体出口通过管道连通。 [0016] 图1为本发明的工艺流程图。 [0017] 图2为本发明磷与二次铝灰协同处理生产线示意图。 [0018] 图3为本发明泥磷仓示意图。 [0019] 图4为本发明拉杆运动至右止点示意图。 具体实施方式[0020] 下面通过具体实施方式进一步详细说明： [0021] 说明书附图中的附图标记包括：泥磷仓1、格栅101、弧形挡板102、搅拌轴103、盘式凸轮104、拉杆105、连杆106、泥磷泵11、除杂箱12、回流道121、第一单向阀122、活塞123、弹簧124、电控阀125、输入口13、输出口14、泥磷反应炉2、泥磷喷枪21、主燃烧器22、副燃烧器23、尾气出口24、旋风分离器3、铝灰水解釜4、氨气吸收塔5、氨水罐51、磷酸一铵合成塔6、引风机61、排气筒62、蒸发结晶釜7。 [0022] 实施例1本如附图1所示： [0023] 一种泥磷与二次铝灰协同处理磷酸一铵的方法，包括以下步骤： [0024] 步骤1：将泥磷放置于泥磷仓1内进行预处理，去除泥磷中的杂质，并将对除杂后的泥磷进行搅拌，保持泥磷浆匀质； [0025] 步骤2：将二次铝灰和碱性溶液按照固液比1：3的比例加入铝灰水解釜4内进行反应；碱性溶液选用10％的氢氧化钠溶液，且氢氧化钠溶液的温度保持在70℃，次铝灰和碱性溶液反应生成氨气和氢气、甲烷等气体； [0026] 步骤3：将反应生成的气体通入氨气吸收塔5内，氨气吸收塔5内通入工艺水将氨气吸收形成氨水并暂存于氨水罐51内，并把去除氨气后的可燃气体送人泥磷反应炉2用作辅助泥磷燃烧的燃料； [0027] 步骤4：将步骤1的泥磷通过泥磷送料系统送入泥磷反应炉2内，并通过喷雾形成雾化泥磷，在泥磷反应炉2内通可燃气体燃烧助燃，泥磷反应炉2内温度为80℃，泥磷中的磷单质与空气反应生成五氧化二磷气体； [0028] 步骤5：将五氧化二磷气体送人旋风分离器3，去除粉尘；净化后的五氧化二磷气体与氨水通入磷酸一铵合成塔6内反应生成磷酸一铵溶液； [0029] 步骤6：磷酸一铵溶液送人蒸发结晶釜7内蒸发结晶形成磷酸一铵结晶盐。 [0030] 经检测，通过本方法制备出的磷酸一铵达到国标(GB/T 10205‑2009)《磷酸一铵、磷酸二铵》中优等品的品质要求。 [0031] 如图2所示，采用上述工艺的泥磷与二次铝灰协同处理生产线包括泥磷仓1、泥磷送料系统、泥磷反应炉2、旋风分离器3、药剂罐、铝灰水解釜4、氨水罐51、氨气吸收塔5、磷酸一铵合成塔6、蒸发结晶釜7、引风机61、排气筒62；泥磷仓1、泥磷送料系统、泥磷反应炉2、旋风分离器3依次连接组成泥磷处理系统，铝灰水解釜4、氨气吸收塔5、氨水罐51依次连接并组成二次铝灰处理系统；引风机61、排气筒62依次连接组成排气系统，排气系统与磷酸一铵合成塔6连接用于排出磷酸一铵合成塔6尾气。 [0032] 泥磷反应炉2内上端侧壁设有主燃烧器22和副燃烧器23，泥磷反应炉2底部设有排渣口，泥磷反应炉2下端设有尾气出口24，主燃烧器22与燃料管道连通，副燃烧器23与氨气吸收塔5的可燃气体出口通过管道连通。泥磷送料系统包括泥磷泵11和设于泥磷反应炉2内部上端的泥磷喷枪21，泥磷泵11通过管道分别与泥磷仓1和泥磷喷枪21连通。泥磷喷枪21选用双流体喷枪且采用哈氏合金制成。泥磷泵11为柱塞泵，与泥磷接触部分为316L材质。 [0033] 泥磷仓1设置有格栅、搅拌器、输入口、输出口、呼吸孔，输入口和呼吸孔均设于泥磷仓1上端，格栅倾斜设于输入口下端，搅拌器沿竖直方向设置与磷泥仓内部，并通过电机驱动。 [0034] 使用时通过泥磷仓1格栅的过滤，清除杂物，通过泥磷仓1搅拌器的搅拌，保持泥磷浆均质，从而完成泥磷的预处理。将预处理后的泥磷通过泥磷泵11将泥磷输送至泥磷喷枪21，在压缩气体的作用下使得泥磷在泥磷反应炉2内分散雾化，在主燃烧器22和副燃烧器23的助燃下，泥磷中的磷单质与热空气反应生成五氧化二磷气体。泥磷反应炉2排出含粉尘的五氧化二磷尾气，并通过旋风除尘器将尾气中的粉尘收集净化，净化后的五氧化二磷气体再与氨水进行反应，从而降低磷酸一铵溶液中杂质。在药剂罐内完成氢氧化钠溶液配置，并采用加热方式使药剂溶液保持在60‑80℃；二次铝灰在二次铝灰水解反应釜内和配置好的氢氧化钠溶液发生催化水解反应，从而可对二次铝灰中的氮化铝、氧化铝等进行消解；同时释放氨气、氢气、甲烷等气体。氨气、氢气、甲烷等混合气体进入氨气吸收塔5，喷入工艺水，工艺水吸收氨气转化为氨水。氨气吸收塔5吸收氨气生产的氨水输送至氨水罐51暂存，直到满足磷酸一铵合成反应消耗。氨气吸收塔5中排出的氢气、甲烷等可燃气体通过管道输送至副燃烧器23，进而在泥磷反应塔中燃尽，同时维持泥磷反应炉2温度，加速雾化泥磷中单质磷燃烧。泥磷净化尾气进入磷酸一铵合成塔6，泥磷净化尾气中的五氧化二磷气体与氨水反应生产磷酸一氢铵溶液。磷酸一铵溶液送入蒸发结晶釜7，通过蒸发使得磷酸一铵结晶盐析出。 [0035] 采用以废治废的形式，协同处置了泥磷和二次铝灰，并实现了资源化回收制备磷酸一铵，同时避免了五氧化二磷、氨气、甲烷、氢气的环境危害和安全风险；并形了一项贫泥磷的有效资源化利用工艺，解决了贫泥磷、二次铝灰危险固废处理难的问题。 [0036] 实施例2如附图3、图4所示，与实施例1不同之处不再赘述，其不同之处在于；泥磷仓1的输入口13下端螺栓固定有弧形挡板102，格栅101一端与泥磷仓1内壁铰接，格栅101另一端与弧形挡板102滑动连接，泥磷仓1的侧壁设有与泥磷仓1内部连通的除杂箱12，除杂箱12的入口设于输入口13和格栅101与泥磷仓1的铰接点之间，除杂箱12的底部螺栓固定有回流道121，回流道121一端延伸至泥磷仓1内部；回流道121内设有抽吸机构。搅拌器包括沿竖直方向设置的搅拌轴103，以及沿水平方向设置且与搅拌轴103固定的搅拌杆，搅拌轴103一端延伸出泥磷仓1与电机输出轴连接，搅拌轴103螺栓固定有盘式凸轮104。 [0037] 回流道121为L型，抽吸机构包括设置于除杂箱12底部的第一单向阀122，第一单向阀122仅供流体从除杂箱12进入回流道121内，以及与回流道121水平段滑动连接的活塞123，活塞123上设有第二单向阀，第二单向阀仅供流体从活动左端向右端流动，活塞123左端与回流道121内壁之间设有弹簧124，活塞123右端固定有拉杆105，拉杆105一端与盘式凸轮104的侧壁滑动连接。通过弹簧124的弹力作用下推动活塞123向右移动，从而使得拉杆 105始终与盘式凸轮104侧壁抵接，在盘式凸轮104和弹簧124的弹力作用下活塞123沿回流道121的水平滑道往复滑动。拉杆105与格栅101之间铰接有连杆106，拉杆105沿水平方向往复移动则带动连杆106移动，从而可推动格栅101沿弧形挡板102往复转动。 [0038] 使用时，通过输入口13将泥磷倒入泥磷仓1内，泥磷在经过格栅101时被格栅101过滤掉泥磷中的大块杂物，启动电机带动搅拌轴103转动进而带动搅拌棍对落入泥磷仓1内的泥磷进行搅拌，使得泥磷保持匀质状态，便于后续泥磷送料系统泵送泥磷且便于在泥磷喷枪21处雾化。同时转轴转动带动盘式凸轮104转动，盘式凸轮104从最窄端转动到最长端时，拉杆105从右往左运动，拉杆105带动连杆106下端移动，从而使得连杆106推动格栅101逆时针向上转动；令在格栅101上的大块杂物被抛置于除杂箱12内，杂物上附着的泥磷在重力作用下落至除杂箱12底部，在格栅101往复的转动中可将格栅101上粘附的泥磷通过格栅101的间隙甩落至泥磷仓1内；防止杂物将格栅101封堵，影响泥磷的过滤效果；拉杆105从右往左运动时，推动活塞123向左移动，使得活塞123向右挤压弹簧124，活塞123与第一单向阀122之间空间减小且气体通过活塞123上的第二单向阀排出； [0039] 盘式凸轮104从最长端转动到最窄端时，拉杆105从左往右运动，弹簧124推动活塞123向右移动，活塞123与第一单向阀122之间空间增大，形成负压将除杂箱12底部的泥磷通过第一单向阀122吸入回流道121内；并且此时格栅101沿弧形板顺时针转动回位。当拉杆 105再次从右往左运动时，活塞123挤压第一单向阀122与活塞123之间的空间，从而使得第一单向阀122与活塞123之间的泥磷通过第二单向阀进入到活塞123与泥磷仓1之间的空间，活塞123再次向右移动时将活塞123左端的泥磷推入泥磷仓1内，如此往复完成泥磷的回收。 [0040] 实施例3，与实施例1、实施例2相同之处不再赘述，其不同之处在于，回流道121的竖直段和水平段的连接处设有电控阀125，弹簧124设于电控阀125与活塞123之间。电控阀125在活塞123运动至右止位时打开，使得电控阀125与活塞121之间的负压能量能够瞬间释放，将电控阀125与第一单向阀122之间的泥磷快速吸入电控阀125与活塞123之间，同时可促进泥磷的流动性。 |
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