CN103663554B - 磷酸脱砷渣的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能够将磷酸脱砷渣中的砷与其他有价金属高效分离并分别进行回收利用的磷酸脱砷渣的处理方法，包括的步骤有：1）将磷酸脱砷渣加入工业窑炉并通入含氧气体进行氧化焙烧，反应温度控制为530－570℃；2）将上述反应产生的含有As2O3和SO2的高温含尘炉气通过保温管道输送至第一烟气过滤器，所述第一烟气过滤器采用耐高温烧结无机多孔材料滤芯，经第一烟气过滤器净化后的炉气含尘量为10－20mg/m3以下，并收得富集脱砷有价金属的粉尘；3）将第一烟气过滤器净化后的炉气送入间壁式换热器，使炉气温度降低至150℃以下；4）将间壁式换热器的出口炉气送入第二烟气过滤器，经第二烟气过滤器净化后的炉气含尘量为10－20mg/m3以下，并收得富集As2O3的粉尘。
Description
技术领域
本发明涉及一种磷酸脱砷渣的处理方法。
背景技术
磷酸的工业生产方法有两大类，一类是热法生产，制得的产品为热法磷酸；另一类是湿法生产，制得的产品为湿法磷酸。无论是热法磷酸还是湿法磷酸，都含有相当数量的砷，这些砷的存在对磷酸的应用危害很大，因此需要进行脱砷处理。硫化物沉淀脱砷是磷酸脱砷目前最常用的方法，其具体是将磷酸输送到脱砷塔，然后在脱砷塔中加入P2S5脱砷剂，P2S5先与磷酸中的水反应，生成的H2S体再与H3AsO4发生反应，形成较稳定的As2S3沉淀，固液分离后达到磷酸脱砷目的，产生的废渣为磷酸脱砷渣。长期以来，对磷酸脱砷渣都采用囤积贮存的方式处理，为了防止产生二次污染，还需对这些囤积贮存的磷酸脱砷渣采取水泥固化、沥青固化等固化处理技术。磷酸脱砷渣不仅含有有用的砷，同时又含有铅、铬、镍等有价金属，上述的囤积贮存既增加企业负担，又造成资源浪费。
发明内容
本申请所要解决的技术问题是提供一种能够将磷酸脱砷渣中的砷与其他有价金属高效分离并分别进行回收利用的磷酸脱砷渣的处理方法，以充分发挥磷酸脱砷渣的利用价值。
本申请的磷酸脱砷渣的处理方法，所述磷酸脱砷渣是指对磷酸中加入硫化物脱砷剂进行脱砷反应后所获得的含As2S3的固体分离物，该方法包括的步骤有：1）将磷酸脱砷渣加入工业窑炉并通入含氧气体进行氧化焙烧，反应温度控制为530－570℃，使As2S3与氧反应并充分转化为As2O3和SO2气体；2）将上述反应产生的含有As2O3和SO2的高温含尘炉气通过保温管道输送至第一烟气过滤器，所述第一烟气过滤器采用耐高温烧结无机多孔材料滤芯，经第一烟气过滤器净化后的炉气含尘量为10－20mg/m3以下，并收得富集脱砷有价金属的粉尘；3）将第一烟气过滤器净化后的炉气送入间壁式换热器，使炉气温度降低至150℃以下；4）将间壁式换热器的出口炉气送入第二烟气过滤器，经第二烟气过滤器净化后的炉气含尘量为10－20mg/m3以下，并收得富集As2O3的粉尘；5）将第二烟气过滤器净化后的SO2气体回收并进行后续处理。
上述步骤1）的温度条件能够确保As2S3与氧反应并充分转化为As2O3和SO2气体，反应后As2O3在高温下呈气态，通过保温管道输送至第一烟气过滤器进行过滤时，气态的As2O3和SO2通过耐高温烧结无机多孔材料滤芯，从第一烟气过滤器排出后进入后续的间壁式换热器，而与As2O3实现分离的有价金属的粉尘被耐高温烧结无机多孔材料滤芯拦截，最后沉降在第一烟气过滤器底部的沉降室中，得到富集脱砷有价金属的粉尘，这些脱砷有价金属的粉尘可定时从第一烟气过滤器排出，从而得到回收和利用；进入间壁式换热器的炉气温度降低至150℃以下，从而使As2O3充分转化为固体颗粒，经第二烟气过滤器净化后收得富集As2O3的粉尘，这些As2O3粉尘沉降在第二烟气过滤器底部的沉降室中，可定时从第二烟气过滤器排出，从而得到回收和利用，而第二烟气过滤器排出的SO2气体进一步回收并进行后续处理。可见，该磷酸脱砷渣的处理方法能够将磷酸脱砷渣中的砷与其他有价金属高效分离并分别进行回收，发挥了磷酸脱砷渣的价值。
上述处理方法中，在第一烟气过滤器开始过滤前的初始阶段，最好先向第一烟气过滤器中注入预热气体，将第一烟气过滤器中的烧结无机多孔材料滤芯预热至150℃以上，然后再向其通入待过滤的高温含尘炉气；在第一烟气过滤器的过滤运行期间，周期性对其烧结无机多孔材料滤芯进行反吹，反吹时，启动反吹装置向第一烟气过滤器中注入温度为150℃以上的反吹气体，并将反吹气体的压力控制为0.4－0.8MPa。通过对第一烟气过滤器中的烧结无机多孔材料滤芯进行预热和高温反吹，能够保持烧结无机多孔材料滤芯的表面温度，这样，当待过滤的炉气通过经过预热或高温反吹后的滤芯时，不会受到烧结无机多孔材料滤芯的冷却而使As2O3遇冷析出As2O3颗粒，提高对磷酸脱砷渣中砷与其他有价金属之间的分离效率；同时，预热和高温反吹还能够防止烧结无机多孔材料滤芯的表面因结露形成糊状滤饼，提高过滤效率；另外，高温反吹时结合0.2－0.8MPa的反吹压力时，对滤芯的反吹再生效果突出。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本申请磷酸脱砷渣的处理方法的工艺流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，本申请的磷酸脱砷渣的处理方法，所述磷酸脱砷渣是指对磷酸中加入硫化物脱砷剂进行脱砷反应后所获得的含As2S3的固体分离物，该方法包括的步骤有：1）将磷酸脱砷渣加入工业窑炉100并通入含氧气体进行氧化焙烧，反应温度控制为530－570℃，使As2S3与氧反应并充分转化为As2O3和SO2气体；2）将上述反应产生的含有As2O3和SO2的高温含尘炉气通过保温管道输送至第一烟气过滤器200，所述第一烟气过滤器200采用耐高温烧结无机多孔材料滤芯220，经第一烟气过滤器200净化后的炉气含尘量为10－20mg/m3以下，并收得富集脱砷有价金属的粉尘；3）将第一烟气过滤器200净化后的炉气送入间壁式换热器300，使炉气温度降低至150℃以下；4）将间壁式换热器300的出口炉气送入第二烟气过滤器400，经第二烟气过滤器400净化后的炉气含尘量为10－20mg/m3以下，并收得富集As2O3的粉尘；5）将第二烟气过滤器400净化后的SO2气体回收并进行后续处理。
上述方法中，步骤1）的反应式为：9O2+2As2S3→2As2O3+6SO2。工业窑炉100优选为回转窑，也可以采用反射炉、电弧炉、澳斯麦特炉或艾萨熔炼炉等。步骤2）的第一烟气过滤器200优选烧结FeAl基金属间化合物多孔材料滤芯或烧结Fe3Al基金属间化合物多孔材料滤芯，这种材料的高温性能突出，非常适宜在400－600℃下的过滤。步骤3）的间壁式换热器300可以采用空气冷却器、水冷却器或余热锅炉，其中余热锅炉能够对高温气体的热量进行有效回收利用，建议优先选择。步骤4）的第二烟气过滤器400的工作温度较低，目前多种气体过滤滤芯均能够胜任这样的工作条件，常用的有烧结无机多孔材料滤芯（如烧结陶瓷多孔材料滤芯、烧结FeAl基金属间化合物多孔材料滤芯），一些有机膜材料（如聚四氟乙烯）或布袋。本申请建议第二烟气过滤器400采用烧结无机多孔材料滤芯或布袋。步骤5）的净化后的SO2气体可以进一步用于制酸，也可以作其他用途。
作为对上述磷酸脱砷渣的处理方法的进一步改进，本申请还在第一烟气过滤器200开始过滤前的初始阶段，先向该第一烟气过滤器200中注入预热气体，将第一烟气过滤器200中的烧结无机多孔材料滤芯预热至150℃以上，然后再向其通入待过滤的高温含尘炉气；在第一烟气过滤器200的过滤运行期间，周期性对其烧结无机多孔材料滤芯进行反吹，反吹时，启动反吹装置向第一烟气过滤器200中注入温度为150℃以上的反吹气体，并将反吹气体的压力控制为0.4－0.8MPa。具体方式如图1所示，第一烟气过滤器200连接有一用于向第一烟气过滤器200提供其所需的预热气体、反吹气体的供气装置211，该供气装置211经加热器212后连接第一烟气过滤器200的反吹装置213，在向第一烟气过滤器200中注入预热气体或反吹气体时，均通过该反吹装置213来实现。供气装置211可使用惰性气体、干燥无油的压缩气体，压缩空气或氮气等。
实施例1
某磷酸生产企业通过热法生产初级磷酸，为了除去初级磷酸中的砷，故在生产工艺中设有脱砷塔，并在脱砷塔中加入P2S5与初级磷酸进行反应，最后生成较稳定的As2S3，从而达到脱砷的目的，脱砷塔中产生废渣为本实施例所要处理磷酸脱砷渣。经检验，该磷酸脱砷渣中含有As2S310.32%，Pb1.46mg/kg，Cr2.12mg/kg，Ni2.89mg/kg，Cd0.254mg/kg。现将该磷酸脱砷渣进行干燥处理后（含水量降至10%左右），送入回转窑进行氧化焙烧，如图1所示，通过鼓风机500向回转窑中通入空气，依靠通气速度与窑内检测温度联控控制反应温度，严格将反应温度控制在530－570℃，从而使磷酸脱砷渣中的As2S3与氧反应并充分转化为As2O3和SO2气体；然后再将高温炉气通入第一烟气过滤器200，第一烟气过滤器200具体采用烧结FeAl基金属间化合物多孔材料滤芯，其过滤精度在0.5μm左右，初始过滤压差2000Pa，通过该烧结FeAl基金属间化合物多孔材料滤芯将第一烟气过滤器200净化后的炉气含尘量控制在4～5mg/m3，在第一烟气过滤器200过滤过程中，烧结FeAl基金属间化合物多孔材料滤芯两侧的过滤压差逐渐上升，当过滤压差达到4000Pa（阀值），启动反吹装置向第一烟气过滤器200中注入常温惰性反吹气体，惰性反吹气体的压力控制为0.8MPa，反吹持续时间为0.5秒，反吹后过滤压差能恢复到2500Pa左右；第一烟气过滤器200净化后的炉气送入余热锅炉，使炉气温度降低至150℃，然后将余热锅炉的出口炉气送入第二烟气过滤器400，第二烟气过滤器400同样采用烧结FeAl基金属间化合物多孔材料滤芯，其过滤精度在0.5μm左右，初始过滤压差2000Pa，通过该烧结FeAl基金属间化合物多孔材料滤芯将第二烟气过滤器400净化后的炉气含尘量控制在4～5mg/m3，在第二烟气过滤器400过滤过程中，依然周期性进行反吹操作。上述磷酸脱砷渣处理流程由第二烟气过滤器400出口的风机600提供过滤动力，即整个系统为负压过滤系统。经计算，实施例1对磷酸脱砷渣中砷的单独回收率为86%。
实施例2
该磷酸脱砷渣与实施例1同。现将该磷酸脱砷渣进行干燥处理后（含水量降至10%左右），送入回转窑进行氧化焙烧，如图1所示，通过鼓风机500向回转窑中通入空气，依靠通气速度与窑内检测温度联控控制反应温度，严格将反应温度控制在530－570℃，从而使磷酸脱砷渣中的As2S3与氧反应并充分转化为As2O3和SO2气体；在将回转窑产生的高温炉气送入第一烟气过滤器200前，先通过反吹装置213向该第一烟气过滤器200中注入惰性预热气体，将第一烟气过滤器200中的烧结无机多孔材料滤芯预热至150℃左右，然后再向其通入待过滤的高温含尘炉气；第一烟气过滤器200具体采用烧结FeAl基金属间化合物多孔材料滤芯，其过滤精度在0.5μm左右，初始过滤压差2000Pa，通过该烧结FeAl基金属间化合物多孔材料滤芯将第一烟气过滤器200净化后的炉气含尘量控制在4～5mg/m3，在第一烟气过滤器200过滤过程中，烧结FeAl基金属间化合物多孔材料滤芯两侧的过滤压差逐渐上升，当过滤压差达到4000Pa，启动反吹装置向第一烟气过滤器200中注入温度为150℃左右的惰性反吹气体，惰性反吹气体的压力控制为0.6MPa，反吹持续时间为0.5秒，反吹后过滤压差恢复到2200Pa；第一烟气过滤器200净化后的炉气送入余热锅炉，使炉气温度降低至150℃，然后将余热锅炉的出口炉气送入第二烟气过滤器400，第二烟气过滤器400同样采用烧结FeAl基金属间化合物多孔材料滤芯，其过滤精度在0.5μm左右，初始过滤压差2000Pa，通过该烧结FeAl基金属间化合物多孔材料滤芯将第二烟气过滤器400净化后的炉气含尘量控制在4～5mg/m3，在第二烟气过滤器400过滤过程中，依然周期性进行反吹操作。上述磷酸脱砷渣处理流程由第二烟气过滤器400出口的风机600提供过滤动力，即整个系统为负压过滤系统。经计算，实施例2对磷酸脱砷渣中砷的单独回收率为91%。
实施例3
该磷酸脱砷渣与实施例1同。现将该磷酸脱砷渣进行干燥处理后（含水量降至10%左右），送入回转窑进行氧化焙烧，如图1所示，通过鼓风机500向回转窑中通入空气，依靠通气速度与窑内检测温度联控控制反应温度，严格将反应温度控制在530－570℃，从而使磷酸脱砷渣中的As2S3与氧反应并充分转化为As2O3和SO2气体；在将回转窑产生的高温炉气送入第一烟气过滤器200前，先通过反吹装置213向该第一烟气过滤器200中注入惰性预热气体，将第一烟气过滤器200中的烧结无机多孔材料滤芯预热至200℃左右，然后再向其通入待过滤的高温含尘炉气；第一烟气过滤器200具体采用烧结FeAl基金属间化合物多孔材料滤芯，其过滤精度在0.5μm左右，初始过滤压差2000Pa，通过该烧结FeAl基金属间化合物多孔材料滤芯将第一烟气过滤器200净化后的炉气含尘量控制在4～5mg/m3，在第一烟气过滤器200过滤过程中，烧结FeAl基金属间化合物多孔材料滤芯两侧的过滤压差逐渐上升，当过滤压差达到4000Pa，启动反吹装置向第一烟气过滤器200中注入温度为220℃左右的惰性反吹气体，惰性反吹气体的压力控制为0.4MPa，反吹持续时间为0.5秒，反吹后过滤压差基本恢复到2000Pa；第一烟气过滤器200净化后的炉气送入余热锅炉，使炉气温度降低至150℃，然后将余热锅炉的出口炉气送入第二烟气过滤器400，第二烟气过滤器400同样采用烧结FeAl基金属间化合物多孔材料滤芯，其过滤精度在0.5μm左右，初始过滤压差2200Pa，通过该烧结FeAl基金属间化合物多孔材料滤芯将第二烟气过滤器400净化后的炉气含尘量控制在4～5mg/m3，在第二烟气过滤器400过滤过程中，依然周期性进行反吹操作。上述磷酸脱砷渣处理流程由第二烟气过滤器400出口的风机600提供过滤动力，即整个系统为负压过滤系统。经计算，实施例3对磷酸脱砷渣中砷的单独回收率为93%。
Claims (4)
1.磷酸脱砷渣的处理方法，所述磷酸脱砷渣是指对磷酸中加入硫化物脱砷剂进行脱砷反应后所获得的含As2S3的固体分离物，该方法包括的步骤有：1)将磷酸脱砷渣加入工业窑炉(100)并通入含氧气体进行氧化焙烧，反应温度控制为530－570℃，使As2S3与氧反应并充分转化为As2O3和SO2气体；2)将上述反应产生的含有As2O3和SO2的高温含尘炉气通过保温管道输送至第一烟气过滤器(200)，所述第一烟气过滤器(200)采用耐高温烧结无机多孔材料滤芯(220)，经第一烟气过滤器(200)净化后的炉气含尘量为10－20mg/m3以下，并收得富集脱砷有价金属的粉尘；3)将第一烟气过滤器(200)净化后的炉气送入间壁式换热器(300)，使炉气温度降低至150℃以下；4)将间壁式换热器(300)的出口炉气送入第二烟气过滤器(400)，经第二烟气过滤器(400)净化后的炉气含尘量为10－20mg/m3以下，并收得富集As2O3的粉尘；5)将第二烟气过滤器(400)净化后的SO2气体回收并进行后续处理；在第一烟气过滤器(200)开始过滤前的初始阶段，先向第一烟气过滤器(200)中注入预热气体，将第一烟气过滤器(200)中的烧结无机多孔材料滤芯预热至150℃以上，然后再向其通入待过滤的高温含尘炉气；在第一烟气过滤器(200)的过滤运行期间，周期性对其烧结无机多孔材料滤芯进行反吹，反吹时，启动反吹装置向第一烟气过滤器(200)中注入温度为150℃以上的反吹气体，并将反吹气体的压力控制为0.4－0.8MPa。
2.如权利要求1所述的磷酸脱砷渣的处理方法，其特征在于：所述间壁式换热器(300)采用空气冷却器、水冷却器或余热锅炉。
3.如权利要求1所述的磷酸脱砷渣的处理方法，其特征在于：所述第二烟气过滤器(400)采用烧结无机多孔材料滤芯或布袋。
4.如权利要求1所述的磷酸脱砷渣的处理方法，其特征在于：第一烟气过滤器(200)采用烧结FeAl基金属间化合物多孔材料滤芯或烧结Fe3Al基金属间化合物多孔材料滤芯。
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