CN102424426B - 利用黄磷副产磷铁渣制备氧化铁红和磷酸钠的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用黄磷副产磷铁渣制备氧化铁红和磷酸钠的方法,本方法以黄磷副产磷铁渣为原料,采用磷铁渣与氢氧化钠按比例混合、焙烧、水浸的方法,在一定条件下根据氧化铁红和磷酸钠产品质量要求,选定磷铁渣与氢氧化钠的摩尔质量比,焙烧温度,焙烧时间,水浸温度和水浸时间,经固液分离、洗涤、烘干首先得到氧化铁红产品;然后将滤液和洗液的混合溶液,经浓缩、结晶、干燥得到磷酸钠成品,本方法操作简便,工艺流程简单,投资小,资源利用率高,加工成本低,产品附加值高,经济效益高、无二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及利用黄磷副产磷铁渣制备氧化铁红和磷酸钠的方法。
背景技术
磷铁渣是电炉法生产黄磷的一种副产物,每生产1吨黄磷,副产磷铁渣为100~200 kg(其数量取决于磷矿石和焦炭中铁的含量)。近年来,我国制磷工业快速发展,据2008年统计全国黄磷产量达86万吨,副产磷铁逾10万吨。磷铁渣呈灰色、略有光泽,主要成分为铁和三价磷化铁的混合物,分子式一般为:FeP、Fe2P,相对密度为5.6~6.0(随含磷量而变化),熔点为1165℃和1366℃,常温下化学性质稳定,不溶于酸,不生锈,无磁性。磷铁渣一般w(P)为18%~28%,w(Fe)为64%~72%,还含有少量的硅、锰、钒及残留的碳、硫等。目前,磷铁渣仅作为冶金行业炼制特种钢的合金添加剂和脱氧剂,且用量有限,资源利用率低,附加值不高;其次,也有用纯碱(Na2CO3)处理制成Na2HPO4或Na3PO4或高磷肥料等产品,这些技术方法工艺较为复杂,能耗较高,易产生二次污染,经济效益较低。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供了一种利用黄磷副产磷铁渣制备氧化铁红和磷酸钠产品的方法。此方法充分利用了黄磷副产磷铁渣中的磷元素和铁元素制备磷酸钠和氧化铁红,该方法具有资源利用率高、投资小,工艺简单、能耗低、经济效益高、无二次污染。
在本发明中,主要包含以下化学反应:
2FeP + 6NaOH + 4O2 Fe2O3 + Na3PO4 + 3H2O ↑
4Fe2P + 12NaOH + 11O2 4Fe2O3 + 4Na3PO4 + 6H2O ↑
本发明的主要工艺包括以下步骤:
(1)备料:将磷铁渣破碎至60目以下,与固体氢氧化钠(烧碱)进行混合配料,配料控制磷元素与钠元素的摩尔比为1:3.0~3.6;
(2)焙烧:在400℃~750℃温度下焙烧0.5~4.0h,得到焙烧渣;
(3)浸取和固液分离:将步骤(2)得到的焙烧渣浸于冷水或70℃~90℃的热水中,浸取时间为0.5~12h,然后固液分离,得到滤饼和滤液;
(4)滤饼洗涤和烘干:将步骤(3)得到的滤饼用水进行洗涤,洗涤次数为2~3次,然后将滤饼于(105±2)℃下烘干,得到氧化铁红成品;
(5)滤液的处理:将步骤(3)得到的滤液和步骤(4)得到的洗液混合得到的磷酸钠溶液,经蒸发浓缩、结晶、干燥后得到磷酸钠成品。结晶过程中个产生的母液返回到步骤(3)的浸取过程进行循环再利用。
本发明与现有技术相比具有以下特点:
(1)本方法能够充分利用黄磷副产磷铁渣中的铁元素和磷元素,资源综合利用率高,磷元素的回收率接近100%,铁元素回收率达96%以上,具有良好的经济效益和环境效益。
(2)由本方法制备的氧化铁红的质量能够达到GB/T1863-2008的要求,Fe2O3含量高达95%以上。
(3)本方法工艺流程简单,投资小,工艺流程简单,容易操作,加工成本低,产品附加值高。
(4)本方法处理过程无废气污染;无废水排放,工艺废水能实现零排放;无
固体废弃物产生,固体废物综合利用率达100%。
附图说明
图1是工艺流程图。
具体实施方式
实施例1:将黄磷副产磷铁渣破碎至60目(粒径250um)以下,称取100g待用;按照磷铁渣(w(P)=28.0%)和氢氧化钠(烧碱)(w(NaOH)=98%)的质量比为1:1.11(即磷元素与钠元素的摩尔为1:3.0)进行搅拌混合配料,使之混合均匀;于400℃温度下焙烧4h,得到焙烧渣;将得到的焙烧渣浸于80℃的水中,浸取时间为4.0h,然后经固液分离,得到滤饼和滤液;将得到的滤饼进行洗涤(3次),然后将滤饼于(105±2)℃下烘干,得到氧化铁红成品(Fe2O3含量达95.15%,铁的回收率为96.5%);再将滤液和洗液混合得到磷酸钠溶液,经浓缩蒸发、结晶、干燥后得到磷酸钠成品(磷元素的回收率达98.2%),结晶过程中产生的母液返回到浸取过程再利用。
实施例2:将黄磷副产磷铁渣破碎至70目(粒径210um)以下,称取100g待用;按照磷铁渣(w(P)=28.0%)和氢氧化钠(烧碱)(w(NaOH)=98%)的质量比为1:1.33(即磷元素与钠元素的摩尔为1:3.6)配料,并使之混合均匀;于750℃温度下焙烧0.5h,然后冷却至150℃,得到焙烧渣;将得到的焙烧渣浸于冷水中,浸取时间为0.5h,然后固液分离,得到滤饼和滤液;将得到的滤饼用清水进行洗涤(3次),然后将经洗涤的滤饼于(105±2)℃下烘干,得到氧化铁红产品(Fe2O3含量达95.46%,铁的回收率为96.8%);再将浸出过滤液和洗液混合得到的磷酸钠溶液,经加热蒸发浓缩、结晶、干燥后得到磷酸钠成品(磷元素的回收率达96.9%),结晶过程中产生的母液返回到浸取过程再利用。
实施例3:将黄磷副产磷铁渣破碎至80目(粒径180um)以下,称取100g待用;按照磷铁渣(w(P)=26.0%)和氢氧化钠(烧碱)(w(NaOH)=95%)的质量比为1:1.22(即磷元素与钠元素的摩尔为1:3.3)配料,并使之搅拌混合均匀;于550℃温度下焙烧2.0h,得到焙烧渣;将得到的焙烧渣浸于冷水中,浸取时间为12h,然后经固液分离,得到滤饼和滤液;将得到的滤饼进行洗涤(2次),滤饼于(105±2)℃下烘干,得到氧化铁红成品(Fe2O3含量达95.83%,铁的回收率为95.2%);再将过滤液和洗液混合得到的磷酸钠溶液,经蒸发浓缩、结晶、干燥后得到磷酸钠产品(磷元素的回收率达95.7%),结晶过程中产生的母液返回到浸取过程再利用。
Claims (1)
1.利用黄磷副产磷铁渣制备氧化铁红和磷酸钠的方法,其特征在于以黄磷副产磷铁渣为原料,将磷铁渣与氢氧化钠混合配料,经焙烧,水浸,固液分离,滤饼洗涤、烘干后获得氧化铁红产品;滤液经浓缩、结晶、干燥得磷酸钠产品;
上述方法按如下具体步骤进行:
(1)备料:将磷铁渣破碎至60目以下,与固体氢氧化钠进行混合配料,配料控制磷元素与钠元素的摩尔比为1:3.0~3.6;
(2)焙烧:在400℃~550℃温度下焙烧0.5~4.0h,得到焙烧渣;
(3)浸取和固液分离:将步骤(2)得到的焙烧渣浸于冷水中,浸取时间为0.5~12h,然后经固液分离,得到滤饼和滤液;
(4)滤饼洗涤和烘干:将步骤(3)得到的滤饼用水进行洗涤,洗涤次数为2~3次,然后将滤饼于105±2℃下烘干,得到氧化铁红成品;
(5)滤液的处理:将步骤(3)得到的滤液和步骤(4)得到的洗液混合得到的磷酸钠溶液,经蒸发浓缩、结晶、干燥后得到磷酸钠成品,结晶过程中产生的母液返回到步骤(3)的浸取过程进行循环再利用。
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