[发明专利]一种回收磷肥厂污水渣中磷和氟的方法

说明书

技术领域

    本发明涉及污水处理，具体来说涉及一种回收磷肥厂污水渣中磷和氟的方法。

背景技术

磷和氟都是我国重要的紧缺矿产资源，在国民经济中起到重要的作用。我国磷肥厂的生产污水一般含有较高浓度的磷和氟，磷肥厂污水渣是该含磷氟污水经水处理工艺后从过滤分离设备分离出的一种大吨位废弃物，该污水渣含有丰富的磷氟资源，迫切需要对其加以回收利用，实现变废为宝。以某国有磷肥厂为例，每年污水经水处理工艺后排出污水渣约9万吨（含水约50%，干渣中含有约20%的P₂O₅及约7%的F），共含P₂O₅约9000吨及F约3150吨。这种污水渣国内磷肥厂曾经将其干燥作粗肥或复混肥的原料，但由于该污水渣中所含P₂O₅绝大部分为枸溶性P₂O₅，用于生产复混肥时达不到GB15063-2009中要求的水溶性P₂O₅应不低于有效P₂O₅含量的40%的要求，因此这种污水渣在国内磷肥厂一般作废物堆存处理，其中的磷和氟没有得到回收利用，使磷氟资源白白浪费，并且还要付出高昂的堆存维护费用，占用土地资源，污染周边环境。

经检索，中国专利201010169236.X号《采用鸟粪石沉淀法从废水中回收磷的装置及工艺方法》和 200480014765.5号《一种回收磷的方法》都提供了回收磷的方法，但尚无涉及同时回收污水渣中磷氟的技术方案。

发明内容

    本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种实现磷肥厂污水渣中磷和氟回收利用的方法，以提高磷肥厂污水渣中磷和氟回收利用的价值。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案包括以下步骤：

(1)在制酸反应槽中加入硫酸分解污水渣，萃取污水渣中的磷和氟，反应中需加入一定量的磷酸返酸，反应生成二水或半水硫酸钙晶体和P₂O₅含量为15%～28%的稀磷酸溶液，经固液分离得到稀磷酸和副产品磷石膏；上述反应的主要化学反应方程式如下：

Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂SO₄ + 6H₂O = 3CaSO₄·2H₂O+ 2H₃PO₄

    CaHPO₄·2H₂O+ H₂SO₄ = CaSO₄·2H₂O+ H₃PO₄

    CaF₂ + H₂SO₄ + 2H₂O = CaSO₄·2H₂O+ 2HF

    (2)将经固液分离得到的稀磷酸浓缩成P₂O₅含量为35%～54%的浓磷酸，在浓缩过程中以及制酸过程中采用本专业技术人员所熟知的传统方法回收逸出的含氟气体，将其制成氟硅酸等氟化物，或者在稀磷酸中加入脱氟剂以氟硅酸钠等氟化物的形式回收氟资源；将获得的浓磷酸采用本专业技术人员所熟知的传统方法制备磷酸铵等磷酸盐产品。

上述硫酸分解磷肥厂污水渣的反应条件为：控制SO₃浓度为6～80g/L，反应温度为45～95℃，反应时间为1～8小时，液固比为2～8：1，硫酸用量为酸解磷肥厂污水渣中氧化钙按化学计算理论量的95%～120%；最佳反应条件为：控制SO₃浓度为25～55g/L，反应温度为70～85℃，反应时间为2～5小时，液固比为4～5.5：1，硫酸用量为酸解磷肥厂污水渣中氧化钙按化学计算理论量的100%～115%。

上述磷肥厂污水渣为磷肥厂含磷氟污水经水处理工艺从过滤分离设备分离出的含磷氟污水渣，该污水渣可以经过干燥去除部分游离水也可以不经过干燥直接用于硫酸分解污水渣反应，该污水渣以不含游离水的干基计，含磷以P₂O₅计为12%～35%，含氟为4%～12%。