[其他]从未精制的磷酸盐中脱除镉的方法

说明书

从粗制的磷酸盐中脱除镉的方法，其设备包括连续工作的反应器（３，５），反应器是两个悬浮式反应器。在第一个反应器粗磷酸盐物料悬浮在气体／物料的混合物中，在其中停留时间短，通过闪烧过程使之加热到７５０～１０５０℃的反应温度，随后在第二个反应器中，在一种还原性或中性气氛中进一步加热，第二个反应器的供气量大大小于第一个反应器的供气量，物料在其中的停留时间至少为第一个反应器中的三倍，因而粗磷酸盐中的镉可基本上脱除。

重金属镉（Cd＝112）存在于制造磷肥的各种未精制过的磷酸盐原料中，其含量因原料的不同而变化。火山区的磷酸盐（例如苏联Cola和南非的磷酸盐）含镉量通常都低，但是这类磷酸盐存在的数量很有限，几乎不能满足生产磷肥的需要。生产这类磷肥时，目前必须广泛使用沉积性的磷酸盐作为原料，而这种原料中含镉量可能为15～100ppm。由于低镉含量的沉积性磷酸盐原料的不足，在将来就要迫使世界上许多的磷酸盐原料的需求者使用高镉含量的磷酸盐来生产磷肥。如果这样，除非采取萃取脱除磷酸盐原料中镉的措施，不然在最终的磷肥产品中镉的含量就一定要增高，并通过食物链扩大了镉的传播。当重金属镉进入动物和人体后，就会在肾脏里积累起来，当生物体中镉的浓度超过一定限度时，就将造成肾脏的损坏和功能衰退。为了保证使镉在生物体中的浓度，那就应该使所用的磷酸盐原料中的镉含量不超过25ppm。

如果磷肥产品是过磷酸钙，那么在生产过程中，镉将会全部进入到产品之中。因此，则应强制只使用低镉含量的磷酸盐沉积物作为原料来生产这种磷肥产品，如果磷肥生产是经过制造磷酸中间产品这一步骤，并且得到废产物的石膏时，其他的磷酸盐肥料产品的生产情况也是这样，那镉本身将分布在废产物和最终肥料之间，该分布比例约为1∶2。在上述情况中，虽然镉会发生一定的还原作用，但还不能完全满足对主产品镉含量安全性的要求，况且脱除废产物石膏中的镉也是个问题。

沉积型的磷酸盐原料通常是用无机碳酸盐磷灰石（也叫细晶磷灰石）小晶体构成的。无机碳酸盐磷灰石晶体在一起构成了较大的砾岩。这种砾岩称作为瘤状体或者鲕状岩（因为它们的形状象圆形的蛋状），其大小为100～500mμ，还含有其他数量各异的无机物和少量或极少量的有机物。这里所说的有机物由各种动物和植物的残留物构成，它们与磷酸盐无机物一起同时形成了沉积物。在碳酸盐磷灰石中存在的镉可能是镉的取代物，即氧化镉。通过一种合适的还原剂，可以把氧化镉还原成金属镉。如果还原反应在镉的沸点765℃以上进行，那么镉就可以从磷酸盐中汽化出来。试验已经表明，在合适的温度下，在磷酸盐原料中所含的有机物作为一种还原剂。已足以保证发生还原作用。因为有机物和镉均匀地分布在鲕状岩中，所以化学反应开始时就在内部有了反应物的混合物。反应在约1100℃下进行10秒钟。处理温度高则将加速镉的脱除。反应不必要一氧化碳气体，它可以在中性或轻度还原性气体中进行，但应避免在含氧气体中进行，因为分离出的金属镉将会立即燃烧生成氧化镉而沉积在鲕状岩上。从上面的叙述可以很明显地看出，热处理磷酸盐原料是解决脱镉问题的一个好办法。

大家所熟悉的设备，例如转窑或闪烧装置能很好地达到上述目的。转窑和闪烧装置试验结果意外地表明，在闪烧装置上对磷酸盐原料的悬浮煅烧与转窑处理相比，在处理时间和碳酸盐含量的减少方面，前者都远远优于后者。由FR-B-2486926所熟知的悬浮煅烧装置是由预热段、反应器（或叫煅烧器）和冷却段所组成的，其中反应器带有一个旋风分离沉降器。在这套装置中，可以在出口气体外部建一个镉的凝结器。然而装置还存在有许多的问题，诸如操作问题，煅烧大量，旋风分离器建设中材料耗量大，旋风分离沉降器的撞击问题和出口气体需综合处理等。在这套装置中还缺乏有效地利用反应器出口气体进行预加热的考虑。但是，如果使用两段反应器装置（见GB-A2132180或DK专利申请No 83/4433），第一段用作悬浮反应器，而第二段用另外的悬浮定义器或流化床反应器，那么在FR-B-2486924所提到的不利因素就可以基上避免。

因此，本发明的目的是在用磷酸盐原料制造磷肥之前，用热处理的手段，采用两段加工设备，设计出一种新的可靠的脱除磷酸盐原料中镉的方法。