CN101850979B - 黄磷炉渣的综合利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种黄磷炉渣的综合利用方法，其在质量浓度为5～20％的硝酸溶液中，加入研细至80～120目的黄磷炉渣至固液质量比为1∶10～19，搅拌反应后，过滤，滤渣经洗涤、干燥、煅烧后得白炭黑，滤液与硫酸反应后，过滤，干燥滤渣得硫酸钙，滤液可返回循环使用。从而开发出一条能够利用黄磷炉渣中主要成分Si和Ca的有效途径，使之生产出能满足市场需求的含SiO2达99％的白炭黑及含CaSO4达99％的高质量硫酸钙产品，不仅可充分利用工业废弃物黄磷炉渣，使之变废为宝，并有利于降低黄磷炉渣对环境造成的污染，同时可降低白炭黑和硫酸钙的生产成本，实现循环经济及节能减排。
Description
技术领域
本发明涉及一种黄磷炉渣的综合利用方法，属化工行业中固体废弃物利用领域。
背景技术
黄磷炉渣是在高温电炉中，采用磷矿石、硅石、焦碳等为原料，生产工业黄磷时产出的固体废弃物，工业上每生产1吨黄磷可产出8～10吨黄磷炉渣。根据我国目前黄磷的生产现状，我国黄磷企业每年产出黄磷炉渣约600～700万吨。黄磷炉渣从电炉中排放时经过水淬，粒度在0.5～1.5mm之间，而黄磷企业大多分布在地广人稀、与磷矿山较接近的地区，坡度大，雨水集中，遇有暴雨，大量的黄磷炉渣随雨水而流至低洼河流形成沉淀，带来阻碍河流、提高河床等危害。同时，黄磷炉渣中含有P、F、Fe、Al、Mg等有害元素，很容易造成对地表水资源及河流水资源的污染，危及径流地区群众、牲畜的生命安全。目前，黄磷炉渣主要用于生产硅钙肥、水泥、砖等，利用率低，产品价值低。
黄磷炉渣富含CaO和SiO2，可用于生产含钙和含硅产品。目前采用黄磷炉渣生产白炭黑的方法主要是采用盐酸或磷酸浸出黄磷炉渣，采用盐酸浸出黄磷炉渣后，再经碱溶、酸沉析工艺而得到白炭黑和氯化钙产品，其中氯化钙应用市场有限，销售困难，而白炭黑生产工艺复杂；采用磷酸浸出黄磷炉渣，需要精制、煅烧才能得到白炭黑产品，且生产过程中需大量磷酸，导致生产成本较高。
发明内容
为克服黄磷炉渣不能达到综合利用，生产的白炭黑工艺复杂、生产成本高等问题，本发明提供一种黄磷炉渣的综合利用方法，通过下列技术方案实现：
一种黄磷炉渣的综合利用方法，其特征在于经过下列步骤：
A.在质量浓度为5～20％的硝酸溶液中，于室温，搅拌转速为300～500rpm，加入研细至80～120目的黄磷炉渣，至固液质量比为1∶10～19，再于70～100℃，搅拌转速为300～500rpm，搅拌反应2～5小时；
B.对步骤A的溶液进行过滤，将滤渣用水洗涤至中性，然后于100～150℃下干燥1～2小时，再于600～850℃下煅烧0.25～1.5小时，取出冷却，研细后即得白炭黑产品；
C.将步骤B过滤得到的滤液自然冷却到室温，在滤液中，于室温、搅拌转速为300～500rpm，加入硫酸至无沉淀生成，之后继续搅拌反应0.3～0.7小时，静置1～3小时，过滤，洗涤滤渣至中性，干燥后即得硫酸钙产品。
所述步骤C中过滤出的滤液可循环至步骤A中，取代部分硝酸溶液。
本发明的效果和优点：采用上述方案得到的白炭黑含SiO2达99％，含Fe18～65mg/kg，比表面积为200～290m2/g；硫酸钙产品含CaSO4达99％。本发明不仅可以充分利用工业废弃物黄磷炉渣，为黄磷炉渣的有效利用开发出一条新的应用途径，使之变废为宝，并有利于降低黄磷炉渣对环境造成的污染，同时可降低白炭黑和硫酸钙的生产成本，实现循环经济及节能减排。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
A.在烧杯中加入浓度为10％的硝酸溶液350g，于室温、搅拌转速为300rpm，加入研细至100目的黄磷炉渣20g，再于100℃、搅拌转速为300rpm，搅拌反应5小时；
B.对A中所得溶液进行过滤，并将滤渣用水洗涤至中性，然后于120℃下干燥1.5小时，再于750℃下煅烧0.5小时，取出冷却，研细后即得白炭黑产品；
C.B中过滤得到的滤液，经自然冷却到室温后，在滤液中，以搅拌转速为400rpm，缓慢加入浓硫酸至无沉淀生成，之后停止加入浓硫酸，室温下再继续搅拌反应0.5小时，静置2小时后过滤，将滤渣洗涤至中性，干燥后即得硫酸钙产品。
该样品经分析，白炭黑产品含SiO2：99.66％，Fe：59mg/kg，比表面积286m2/g；硫酸钙产品含CaSO4：99.21％，，外观为白色。
实施例2
A.在烧杯中加入浓度为8％的硝酸溶液380g，在室温下，以搅拌转速为450rpm，加入研细至80目的黄磷炉渣20g，再于95℃，以搅拌转速为450rpm，搅拌反应4小时；
B.对A中所得溶液进行过滤，并将滤渣用水洗涤至中性，然后于100℃下干燥2.0小时，再于700℃下煅烧0.75小时，取出冷却，研细后即得白炭黑产品；
C.B中过滤得到的滤液，经自然冷却到室温后，在滤液中，以搅拌转速为350rpm，缓慢加入浓硫酸至无沉淀生成，之后停止加入浓硫酸，室温下再继续搅拌反应0.7小时，静置1小时后过滤，将滤渣洗涤至中性，干燥后即得硫酸钙产品。
该样品经分析，白炭黑产品含SiO2：99.49％，Fe：35.51mg/kg，比表面积为221m2/g；硫酸钙产品含CaSO4：99.34％，外观为白色。
实施例3
A.在烧杯中加入浓度为15％的硝酸溶液300g，在室温下，以搅拌转速为500rpm，加入研细至120目的黄磷炉渣20g，再于75℃，以搅拌转速为500rpm，搅拌反应3小时；
B.对A中所得溶液进行过滤，并将滤渣用水洗涤至中性，然后于150℃下干燥1.0小时，再于650℃下煅烧0.5小时，取出冷却，研细后即得白炭黑产品；
C.B中过滤得到的滤液，经自然冷却到室温后，在滤液中，以搅拌转速为500rpm，缓慢加入浓硫酸至无沉淀生成，之后停止加入浓硫酸，室温下再继续搅拌反应0.3小时，静置3小时后过滤，将滤渣洗涤至中性，干燥后即得硫酸钙产品。
该样品经分析，白炭黑含SiO2：99.47％，Fe：19.40mg/kg，比表面积为253m2/g；硫酸钙产品含CaSO4：99.08％，外观为白色。
实施例4
A.在烧杯中加入浓度为20％的硝酸溶液200g，在室温下，以搅拌转速为500rpm，加入经研细至100目的黄磷炉渣20g，再于70℃，以搅拌转速为500rpm，搅拌反应2小时；
B.对A中所得溶液进行过滤，并将滤渣用水洗涤至中性，然后于120℃下干燥1.5小时，再于600℃下煅烧0.25小时，取出冷却，研细后即得白炭黑产品；
C.B中过滤得到的滤液，经自然冷却到室温后，在滤液中，以搅拌转速为300rpm，缓慢加入浓硫酸至无沉淀生成，之后停止加入浓硫酸，室温下再继续搅拌反应0.5小时，静置2小时后过滤，将滤渣洗涤至中性，干燥后即得硫酸钙产品。
该样品经分析，白炭黑含SiO2：99.60％，Fe：35.38mg/kg，比表面积为204m2/g；硫酸钙产品含CaSO4：99.28％，外观为白色。
实施例5
A.在烧杯中加入实施例4的C中分离硫酸钙后得到的滤液250克，加硝酸溶液调节酸浓度至10％质量比，在室温下，以搅拌转速为400rpm，加入研细至100目的黄磷炉渣20g，再于85℃，以搅拌转速为400rpm，搅拌反应3小时；
B.对A中所得溶液进行过滤，并将滤渣用水洗涤至中性，然后于120℃下干燥1.8小时，再于800℃下煅烧1小时，取出冷却，研细后即得白炭黑产品；
C.B中过滤得到的滤液，经自然冷却到室温后，在滤液中，以搅拌转速为400rpm，缓慢加入浓硫酸至无沉淀生成，之后停止加入浓硫酸，室温下再继续搅拌反应0.6小时，静置2小时后过滤，将滤渣洗涤至中性，干燥后即得硫酸钙产品。
该样品经分析，白炭黑含SiO2：99.21％，Fe：39.63mg/kg，比表面积为203m2/g；硫酸钙产品含CaSO4：99.32％，外观为白色。
实施例6
A.在烧杯中加入实施例5的C中分离硫酸钙后得到的滤液300克，加硝酸溶液调节酸浓度至12％质量比，在室温下，以搅拌转速为350rpm，加入研细至100目的黄磷炉渣20g，再于100℃，以搅拌转速为350rpm，搅拌反应2.5小时；
B.对A中所得溶液进行过滤，并将滤渣用水洗涤至中性，然后于100℃下干燥2小时，再于850℃下煅烧1.5小时，取出冷却，研细后即得白炭黑产品；
C.B中过滤得到的滤液，经自然冷却到室温后，在滤液中，以搅拌转速为400rpm，缓慢加入浓硫酸至无沉淀生成，之后停止加入浓硫酸，室温下再继续搅拌反应0.4小时，静置3小时后过滤，将滤渣洗涤至中性，干燥后即得硫酸钙产品。
该样品经分析，白炭黑含SiO2：99.02％，Fe：65.42mg/kg，比表面积为260m2/g；硫酸钙产品含CaSO4：99.16％，外观为白色。
Claims (2)
1.一种黄磷炉渣的综合利用方法，其特征在于经过下列各步骤：
A.在质量浓度为5～20％的硝酸溶液中，于室温、搅拌转速为300～500rpm，加入研细至80～120目的黄磷炉渣至固液质量比为1∶10～19，再于70～100℃，以搅拌转速为300～500rpm，搅拌反应2～5小时；
B.对步骤A所得溶液进行过滤，将滤渣用水洗涤至中性，然后于100～150℃下干燥1～2小时，再于600～850℃下煅烧0.25～1.5小时，取出冷却，研细后即得白炭黑产品；
C.步骤B过滤得到的滤液，经自然冷却到室温后，在滤液中，于室温、搅拌转速为300～500rpm，加入硫酸至无沉淀生成，之后继续搅拌反应0.3～0.7小时，静置1～3小时，过滤，将滤渣洗涤至中性，干燥后即得硫酸钙产品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于将步骤C过滤得到的滤液循环至步骤A中，取代部分硝酸溶液。
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