[发明专利]一种以磷石膏来回用磷酸的处理工艺

说明书

本发明涉及一种以磷石膏来回用磷酸的处理工艺。本发明包括预处理单元、置换电渗析单元、钠盐浓液箱、氯盐浓液箱、氯化钠水箱、淡水水箱、螯合树脂单元、酸溶液箱、碱溶液箱、反应箱和过滤箱，其结构特点在于：还包括双极膜电渗析单元，所述预处理单元与置换电渗析单元连接，所述置换电渗析单元分别与钠盐浓液箱、氯盐浓液箱、氯化钠水箱和淡水水箱连接，所述钠盐浓液箱与螯合树脂单元连接，所述螯合树脂单元与双极膜电渗析单元连接，所述双极膜电渗析单元分别与酸溶液箱和碱溶液箱连接，所述碱溶液箱和氯盐浓液箱均与反应箱连接，所述反应箱与过滤箱连接，所述过滤箱与氯化钠水箱连接。

技术领域

本发明涉及一种以磷石膏来回用磷酸的处理工艺。

背景技术

磷石膏主要有灰黑色和灰白色两种，颗粒直径一般为 5～50μm，结晶水含量 20%～25%。磷石膏是湿法磷酸工艺中产生的固体废弃物，其组分主要是二水硫酸钙，但磷石膏的组成比较复杂，除硫酸钙以外，还有未完全分解的磷矿、残余的磷酸、氟化物、酸不溶物、有机质等。

磷石膏产量巨大，据2020年调查显示，中国的磷石膏年产量约为8000万吨/年。水泥行业中遗留的磷石膏量估计为约4亿多吨，年均上涨4000万多吨，是石膏废渣中排量最大的一种，排出的磷石膏渣占用大量土地，形成渣山，严重污染环境。磷石膏中由于含有磷、氟、有机物等多种杂质，使其性能不如天然石膏，不能直接作为石膏建材使用。探明杂质对磷石膏性能的影响规律，对其进行经济有效的预处理以消除有害杂质影响，是磷石膏资源化的关键问题之一。

从线性经济到循环经济的转变，首先，在循环经济中，磷石膏被归类为磷酸的副产品，而不是废物。因此，它不会被堆放处置或排放。相反，它作为二次资源或“可重复使用的原材料”保留在系统中。鉴于少数具有全球影响力的磷酸生产商产生大量磷石膏，这对于本地磷石膏管理策略而言是必然的结果。在过去的30年中，磷石膏山堆常被认为是垃圾堆。由于零废物排放和循环经济等政策驱动因素，目前中国磷酸生产者欲实现100%利用磷石膏的目标。

目前对磷石膏的处理方法有：水洗净化处理方法、筛分处理技术、石灰中和改性法、闪烧法等。

磷石膏的水洗净化处理主要是采用温水洗涤，将磷石膏放在化浆池中进行漂洗，然后在过滤器中进一步淋洗，并在真空状态下机械脱水。利用磷石膏的各种技术都包含磷石膏水洗分离和中和游离酸的处理过程。其净化关键点有二个：一是经过水洗必须获得性能稳定且杂质含量符合建材行业要求的二水石膏；二是解决水洗过程中所造成的二次污染。影响磷石膏水洗的因素很多，包括用水量、洗涤温度、搅拌时间等。

磷石膏的筛分处理是基于磷、氟、有机物等杂质并不是均匀分布在磷石膏中，不同粒度磷石膏的杂质含量存在显著差异的原理。筛分工艺取决于磷石膏的杂质分布与颗粒级配，只有当杂质分布严重不均，筛分可大幅度降低杂质含量时，该工艺才是好的选择。

磷石膏的石灰中和改性法属于化学法，磷石膏中可溶性P₂O₅对其应用性能的影响比较显著，石灰中和法可以使磷石膏中的残留磷酸转化为惰性物质。通常所说的磷石膏的改性，实质上大部分都是加入了碱性改性材料(通常采用石灰)和其他一些改善性能的物质。石灰和可溶性P2O5、F−发生反应生成惰性物质，可消除可溶磷和氟的危害。

磷石膏的闪烧法利用P₂O₅在高温(200～400℃)状态下分解成气体或部分转变成惰性的、稳定的难溶性磷酸盐类化合物的特点，从而将其对产品性能的危害降低到最小，使有害物质通过高温分解或转变成惰性物质。少量有机磷经过高温转变成气体排出，无机磷在高温状态下与钙结合成为惰性的焦磷酸钙，从而消除了有机磷和无机磷等杂质对石膏性能的危害，同时还保证了二水硫酸钙的正常脱水反应。整个工艺流程流畅、简化，不需要水洗，避免了水污染问题，但煅烧过程中会产生少量酸性有害气体。

水洗净化处理磷石膏的方法虽然较为普遍，但缺点也较为明显，主要缺点是影响因素多，一次投资大，洗涤用水量大，能耗高，水洗产生大量废水，须经处理防止二次污染。