[发明专利]通过错流膜微滤从泥磷中回收单质磷的方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种从泥磷中回收单质磷的方法及使用该方法的黄磷生产工艺。

背景技术

黄磷是一种高能耗、高物耗、高污染的化工产品。目前的黄磷生产工艺是将磷矿、焦炭和硅石原料按比例投入电炉反应，然后对炉气进行喷淋冷却并得到粗磷，然后再将粗磷导入精制槽内进行两级精制，最终得到黄磷产品。上述过程中会有数量大、种类多的有毒有害物质产生，如废水、炉渣、黄磷尾气、泥磷等。从循环经济的角度看，这些物质都是有用的副产品。目前，主要通过以下途径实现有害物质的综合治理和利用：1、废水经处理后封闭循环，实现零排放；2、炉渣广泛用于制造建材、肥料以及大型水坝建设等；3、尾气现主要用作燃料，并正在进行燃烧生产蒸汽的技术研发。在对有害物质的治理利用工作中，泥磷中单质磷的回收是难点和重点，它决定了黄磷生产企业的生产成本，也决定了企业能否可持续性发展。泥磷是黄磷生产过程中产生的重要副产物，是一种危险的固体废弃物。泥磷中单质磷的回收是黄磷生产中—个很重要的问题，它不仅影响黄磷生产中磷的回收率和生产成本，更严重的是造成严重的环境污染和安全问题。因此，几乎所有黄磷生产厂家都在探讨泥磷的处理与利用，以求达到良好的环境效益、经济效益和社会效益。

泥磷主要由单质磷、固体杂质和水组成，是炉气中的微粒粉尘、SiF₄水解生成的SiO₂等与黄磷粘附在一起的球状颗粒，它们呈乳胶体或假乳胶体。按照目前的黄磷审查工艺，形成的泥磷一部分随粗磷放进精制槽精制，另一部分则随受磷槽溢流水进入污水处理净化系统。泥磷中的含磷量都是很高的，精制槽内产生的泥磷的含磷量最高可达到90％；而进入污水系统的泥磷含磷量较低，一般为35-60％；进入地沟等处的沙粒状泥磷其磷含量也有3-35％。因此，回收泥磷中的磷，既可以实现节能减排、节约资源，又可以减少泥磷对环境的污染。目前从泥磷中回收单质磷的方法大体上可以分为两种：第一种是直接法，其中主要为蒸磷法，用于回收单质磷产品；第二种是间接法（转化法），其中主要为制酸法、碱处理及氧化处理法等，副产磷酸、次磷酸盐、亚磷酸盐或磷酸盐等产品。上述这些方法要么存在单质磷回收率不高，要么存在过程复杂、对污染治理不彻底等问题。

发明内容

本发明首先要提供一种通过终端膜微滤从泥磷中回收单质磷的方法，该方法的单质磷回收率较现有方法有显著提高。本发明其次要提供一种使用上述方法的黄磷生产工艺，该工艺相比与现有工艺省略了两级精制槽和全部泥磷池，可节省大量投资、人力、水和能耗。

本发明的通过终端膜微滤从泥磷中回收单质磷的方法，其步骤为：首先，将泥磷原料与60－90℃的热水混合，使其中的单质磷在热水保温下熔融沉降；然后，仅将上述混合物中的熔融沉降物抽入终端膜微滤装置，使其在0.1－0.3Mpa的过滤压力下，以50－85℃的过滤温度受到膜元件的过滤；最后，将通过上述膜元件的产品传送至受磷罐，并在受磷罐底部沉降得到单质磷。

采用上述方法的黄磷生产工艺包括将磷矿、焦炭和硅石等原料投入电炉反应，然后对炉气进行喷淋冷却并得到粗磷的步骤，此后，直接将所述粗磷作为原料并按下述方法进行操作：首先，将粗磷与60－90℃的热水混合，使其中的单质磷在热水保温下熔融沉降；然后，仅将上述混合物中的熔融沉降物抽入终端膜微滤装置，使其在0.1－0.3Mpa的过滤压力下，以50－85℃的过滤温度受到膜元件的过滤；最后，将通过上述膜元件的产品传送至受磷罐，并在受磷罐底部沉降得到单质磷。

本发明以下还要提供一种通过错流膜微滤从泥磷中回收单质磷的方法，该方法的单质磷回收率较现有方法同样有显著提高。此外，还要提供一种使用通过错流膜微滤从泥磷中回收单质磷方法的黄磷生产工艺，该工艺相比与现有工艺省略了两级精制槽和全部泥磷池，可节省大量投资、人力、水和能耗。

本发明的通过错流膜微滤从泥磷中回收单质磷的方法，其步骤为：首先，将泥磷原料与60－90℃的热水混合，使其中的单质磷在热水保温下熔融沉降；然后，仅将上述混合物中的熔融沉降物抽入错流膜微滤装置，使其在0.1－0.3Mpa的过滤压力下，以50－85℃的过滤温度受到膜元件的过滤；最后，将通过上述膜元件的产品传送至受磷罐，并在受磷罐底部沉降得到单质磷；其中，在过滤时将所述混合物沿膜元件表面的流速控制在0.01－0.5m/s。