CN112499605A - 一种黄磷漂洗系统与泥磷连续回收的一体化装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于磷矿加工技术和环境治理技术领域，特别涉及黄磷副产物泥磷无害化处理及其磷连续回收的装置和方法。所述装置包括通过管道依次连接的第一贮槽、卧式螺旋离心机、自洁式双螺杆蒸磷机和渣贮槽，其中，卧式螺旋离心机还连接有第二贮槽，自洁式双螺杆蒸磷机还连接有冷凝洗涤装置，所述第一贮槽、第二贮槽分别通过管道与黄磷漂洗系统连通。所述装置实现泥磷中磷的回收和漂洗水的回用，同时使泥磷渣中磷含量降低至1％以下，磷的回收率达99.5％以上，水的回收率达100％。本发明使泥磷回收与黄磷漂洗系统有机结合，实现泥磷回收的连续化运行，取消泥磷沉降池，且全密闭运行改善了装置的操作环境，实现了清洁化生产，节能、环保，并具有良好的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于磷矿加工技术和环境治理技术领域，特别涉及黄磷副产物泥磷无害化处理及其磷连续回收的装置和方法。
背景技术
泥磷是黄磷生产过程中产生的一种胶溶性废物，是由元素磷、粉尘杂质和水组成的乳胶体混合物，属磷化工行业中的危险固体废弃物。在黄磷生产中.炉气中含有细微的磷矿粉尘、硅石粉尘、炭焦粉尘等杂质，在洗涤塔经水洗涤冷却时，在受磷槽中形成乳胶状的泥磷混合物，在粗磷精制过程中.泥磷经水多次漂洗后与精制黄磷分离，泥磷随污水输送到沉降池储存，在一般情况下.生产1吨黄磷约产生300kg-400kg泥磷，泥磷中的磷含量在10％-50％(干基)。
泥磷实际上是一些固体杂质与元素磷、水粘附在一起的无定形颗粒，是粒度以l～2μm至0.2～0.5mm不等的混合体，在生产状态下.泥磷处于磷层和水层之间.但它与磷层、水层之间没有明显的界面，目前的黄磷生产方法无法避免产生泥磷，泥磷的处理回收与利用是黄磷生产中的一个重要问题，它不仅影响黄磷工业生产中磷的收率和成本，更严重的是造成严重的环境污染问题。国内泥磷处理的方法主要有蒸磷法、化学药剂法和真空吸滤法等，国外还有电场处理法和吸附分离法，但现有技术的泥磷处理中存在密闭性能不好、泥磷中磷的蒸馏不完全、漂磷水不能回用以及分离过程占地面积大等技术问题。
从泥磷中回收黄磷是泥磷无害化处理和环境治理的主要有效方法，黄磷生产企业先后采用有干锅回收法、转窑回收法、浸提回收法等，但这些方法均不能满足黄磷生产要求和泥磷无害化处理、磷回收和环境治理的要求。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中泥磷处理中密闭性能不好、泥磷中磷的蒸馏不完全、漂磷水不能回用等技术问题，提供一种与黄磷漂洗系统一体化运行的全密闭连续化处理泥磷并回收磷及漂磷水的装置和方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种黄磷漂洗系统与泥磷连续回收一体化装置，所述装置包括第一贮槽，所述第一贮槽为泥磷及漂洗水贮槽，所述第一贮槽的进料口通过管道与黄磷漂洗系统的出料口连通，所述第一贮槽内配合设有第一液下泵，所述第一液下泵通过管道与卧式螺旋离心机的进料口连通，所述卧式螺旋离心机的液体出料口通过管道与第二贮槽连通，所述第二贮槽为初磷及漂洗水贮槽，所述卧式螺旋离心机的固体出料口通过管道与自洁式双螺杆蒸磷机的进料口连通，所述自洁式双螺杆蒸磷机的出气口通过管道与冷凝洗涤装置的进气口连通，自洁式双螺杆蒸磷机的固体出料口通过管道与渣贮槽的进料口连通，所述第一液下泵、卧式螺旋离心机、自洁式双螺杆蒸磷机及冷凝洗涤装置分别与控制器配合设置。
优选的，所述第一贮槽中设有搅拌装置，所述搅拌装置与控制器配合设置，所述搅拌装置的作用是打破第一贮槽中的来自黄磷漂洗系统的含泥磷的污水的胶溶态，并使泥磷在第一贮槽中进行搅拌和均匀化，得到含固量相对稳定的含泥磷的污水，保证后续工艺的稳定性；更优选的，所述第一贮槽配合设置有保温层，减少搅拌过程中热量的损失，保证含泥磷的漂洗水具有一定的温度，从而能够在进入卧式螺旋离心机中时温度在磷的沸点以上，保证磷以液态存在。
优选的，所述第二贮槽中配合设有第二液下泵，所述第二液下泵通过管道连接至黄磷漂洗系统，所述第二液下泵与控制器配合设置，第二贮槽中的初磷及漂洗水通过第二液下泵送入黄磷漂洗系统进行初磷的进一步精制和漂洗水的回用。
优选的，所述第二贮槽配合设置有加热装置，所述加热装置与控制器配合设置，保证生产中回用漂洗水的温度满足黄磷漂洗系统中对漂洗水温度的要求，能够使得从第二贮槽的漂洗水在流入黄磷漂洗系统中后可以直接使用。
优选的，所述卧式螺旋离心机为三相卧式螺旋离心机，主要由转鼓、螺旋、差速器、机座、机壳、轴承组合、密封系统、动力系统等组成，对进入卧式螺旋离心机的泥磷进行三相分离，分离出的初磷和水流入第二贮槽中，分离并脱水后的泥磷含水量在20％以内，随后注入自洁式双螺杆蒸磷机进行蒸磷。
优选的，所述自洁式双螺杆蒸磷机包括电机、减速机、和由壳体和两端机械密封组成的封闭空间，所述壳体为卧式8字型长壳体，所述壳体包括外壳体和内壳体，外壳体和内壳体组成壳体夹套，壳体内设有两个空心长轴，任一空心长轴上周向焊接有若干T型齿，两个空心长轴上的T型齿在旋转时相互耦合，两个空心长轴的一端分别穿过壳体与减速机相连接，减速机的另一端与电机连接，所述电机与控制器配合设置，由电机提供动力，通过减速机带动空心长轴转动，两个空心长轴的另一端与设有加热介质的加热装置连接，所述加热装置与控制器配合设置，加热介质经连接口进入空心长轴和壳体夹套，并在空心长轴和壳体夹套的内腔通道流动，能够均匀的提供热量，对泥磷进行加热升温，使泥磷中的磷蒸发为磷蒸汽，随着联接管道排出至冷凝洗涤装置，且消除泥磷在T型齿上的粘连；更优选的，任一空心长轴上周向焊接有50-300个T型齿，其对泥磷具有混合、剪切、自洁与加热升温效果，同时在泥磷的蒸馏过程中能将形成的泥磷渣连续向前推动；更优选的，两个空心长轴上的T型齿数目比为4:5，其对泥磷的混合、剪切、自洁与加热升温效果最优；更优选的，所述加热介质为导热油、熔盐等。
优选的，所述自洁式双螺杆蒸磷机配合设置有保温层，对自洁式双螺杆蒸磷机的温度进行进一步的保温，并对经卧式螺旋离心机分离的泥磷进行蒸磷，进一步回收磷蒸气，节省能源。
优选的，所述渣贮槽的出料口与螺杆输送机配合设置，螺杆输送机与控制器配合设置，通过螺杆输送机输送出系统并包装。
优选的，所述卧式螺旋离心机、自洁式双螺杆蒸磷机、渣贮槽、螺杆输送机及其连接管道共同组成一个微负压的密闭系统，以确保回收的磷与空气隔绝接触。
优选的，所述冷凝洗涤装置为冷凝塔，通过黄磷漂洗系统及所述一体化装置自身的微负压将磷蒸气抽入冷凝塔的洗涤冷凝系统进行冷凝。
优选的，所述系统的装置设备及管道上分别按需安装有温度、压力等检测元件，检测并确保装置运行的安全性。
本发明的另一目的是提供一种利用上述黄磷漂洗系统与泥磷连续回收的一体化装置的泥磷回收方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)黄磷漂洗系统产生的含泥磷的漂洗水进入第一贮槽，在60-75℃下进行搅拌及均匀化，经均匀化后通过第一液下泵送入卧式螺旋离心机；
(2)含泥磷的漂洗水经卧式螺旋离心机分离为液相和固相，液相中含有初磷和漂洗水，液相流入第二贮槽，并经第二液下泵送回至黄磷漂洗系统进行进一步精制；
(3)经卧式螺旋离心机分离的固相为脱水后的泥磷，含水量小于20％，固相送入自洁式双螺杆蒸磷机进行蒸磷，蒸磷后的磷蒸气送入冷凝洗涤装置进行冷凝回收，蒸磷后的泥磷渣经过渣贮槽和螺杆输送机输出。
优选的，所述步骤(1)中搅拌均化30-120min，优选的，所述步骤(2)中卧式螺旋离心机的转速为1400-1900r/min。
优选的，所述步骤(3)中蒸磷温度为200-450℃，蒸磷时间为0.5-2h。
优选的，所述步骤(3)中自洁式双螺杆蒸磷机的转速为15-60r/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供一种泥磷连续一体化回收系统，所述系统中泥磷的脱水及磷的回收与黄磷漂洗系统中的磷回收系统配套运行，实现泥磷中磷的回收和漂洗水的回用，同时使泥磷渣中的磷含量降低至1％以下，泥磷中单质磷的回收率大于99.5％，磷漂洗水的回用率达100％，实现泥磷回收的连续化运行，解决了黄磷生产中泥磷的回收难题，可取消目前生产中的泥磷沉降池，泥磷回收装置全密闭运行，极大地改善了黄磷装置的操作环境，实现了清洁化生产。
附图说明
图1为本发明所述系统的工艺流程图；
图2为本发明所述自洁式双螺杆蒸磷机壳体与空心长轴的剖面示意图；
图3为本发明所述自洁式双螺杆蒸磷机中加热介质在空心长轴中的流动示意图。
图中：1、第一贮槽，2、卧式螺旋离心机，3、自洁式双螺杆蒸磷机，31、外壳体，32、内壳体，33、T型齿，34、空心长轴，35、空心长轴内管，4、渣贮槽，5、螺杆输送机，6、第二贮槽；
A、含泥磷漂洗水，B、初磷及漂洗水，C、磷蒸气，D、泥磷渣。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
本发明提供一种黄磷漂洗系统与泥磷连续回收的一体化装置，所述装置包括第一贮槽1，所述第一贮槽1为泥磷及漂洗水贮槽，所述第一贮槽1的进料口通过管道与黄磷漂洗系统的出料口连通，所述第一贮槽1内配合设有第一液下泵，所述第一液下泵通过管道与卧式螺旋离心机2的进料口连通，所述卧式螺旋离心机2的液体出料口通过管道与第二贮槽6连通，所述第二贮槽6为初磷及漂洗水贮槽，所述卧式螺旋离心机2的固体出料口通过管道与自洁式双螺杆蒸磷机3的进料口连通，所述自洁式双螺杆蒸磷机3的出气口通过管道与冷凝洗涤装置的进气口连通，自洁式双螺杆蒸磷机3的固体出料口通过管道与渣贮槽4的进料口连通，所述第一液下泵、卧式螺旋离心机2、自洁式双螺杆蒸磷机3及冷凝洗涤装置分别与控制器配合设置。
其中，所述第一贮槽1中设有搅拌装置，所述搅拌装置与控制器配合设置，所述搅拌装置的作用是打破第一贮槽1中的来自黄磷漂洗系统的含泥磷漂洗水A的胶溶态，并使泥磷在第一贮槽1中进行搅拌和均匀化，得到含固量相对稳定的含泥磷漂洗水，保证后续工艺的稳定性；同时，所述第一贮槽1配合设置有保温层，减少搅拌过程中热量的损失，保证含泥磷的漂洗水具有一定的温度，从而能够在进入卧式螺旋离心机2中时温度在磷的沸点以上，保证磷以液态存在。
所述第二贮槽6中配合设有第二液下泵，所述第二液下泵通过管道连接至黄磷漂洗系统，所述第二液下泵与控制器配合设置，第二贮槽6中的初磷及漂洗水B通过第二液下泵送入黄磷漂洗系统进行初磷的进一步精制和漂洗水的回用。
所述第二贮槽6配合设置有加热装置，所述加热装置与控制器配合设置，保证生产中回用漂洗水的温度满足黄磷漂洗系统中对漂洗水温度的要求，能够使得从第二贮槽6的漂洗水在流入黄磷漂洗系统中后可以直接使用。
所述卧式螺旋离心机2为三相卧式螺旋离心机，主要由转鼓、螺旋、差速器、机座、机壳、轴承组合、密封系统、动力系统等组成，对进入卧式螺旋离心机的泥磷进行三相分离，分离出的初磷和水流入第二贮槽6中，初磷中含磷98％以上，分离并脱水后的泥磷含水量约10-15％，含磷量约5-20％，含渣65-85％，注入自洁式双螺杆蒸磷机3进行蒸磷。
所述自洁式双螺杆蒸磷机3包括电机、减速机、和由壳体和两端机械密封组成一个封闭空间，所述壳体为卧式8字型长壳体，所述壳体包括外壳体31和内壳体32，外壳体31和内壳体32组成壳体夹套，壳体内设有两个空心长轴34，空心长轴34上周向焊接有若干T型齿33，两个空心长轴34上的T型齿33在旋转时相互耦合，两个空心长轴34的一端与减速机相连接，减速机的另一端与电机连接，所述电机与控制器配合设置，由电机提供动力，通过减速机带动空心长轴34转动，所述减速机设有两根输出轴，分为主输出轴和副输出轴，在减速机内设置有与主输出轴和副输出轴配合的主传动齿轮和副传动齿轮，主输出轴和副输出轴穿过壳体分别与两个空心长轴34对应连接，通过齿轮联动带动输出轴转动进而带动两个空心长轴34转动，两个空心长轴34的另一端穿过壳体与设有加热介质的加热装置连接，所述加热装置与控制器配合设置，加热介质经连接口进入空心长轴34和壳体夹套，并在空心长轴34和壳体夹套的内腔通道流动，能够均匀的提供热量，对泥磷进行加热升温，使泥磷中的磷蒸发为磷蒸汽，并随磷蒸气C排出至下一步的冷凝洗涤装置，且消除泥磷在T型齿上的粘连；任一空心长轴34上周向焊接有50-300个T型齿33，其对泥磷具有混合、剪切、自洁与加热升温效果，同时在泥磷的蒸馏过程中能将形成的泥磷渣连续向前推动；当两个空心长轴34上的T型齿33数目比为4:5时，其对泥磷的混合、剪切、自洁与加热升温效果最优，此时对应的减速机内主传动齿轮与副传动齿轮的半径比为4:5，且主输出轴和副输出轴分别对应连接的空心长轴34上的T型齿33数目比为4:5，所述加热介质为导热油或熔盐等；所述自洁式双螺杆蒸磷机3的进料口设置在电机所在侧的壳体上，出气口与固体出料口分别设置在另一侧壳体的上部与下部，卧式螺旋离心机2的固体出料口出来的固体进入该进料口，在两个空心长轴34的T型齿33耦合转动及加热介质的加热下，向另一侧的固体出料口移动，并最终从固体出料口排出进入渣贮槽4，同时被蒸发的磷蒸气C通过出气口进入冷凝洗涤装置进行后续冷凝洗涤处理。
本发明中，任一空心长轴34内设有空心长轴内管35，且空心长轴34的一端与其内的空心长轴内管35的一端空间连通，从而形成加热介质的双空间流道，例如：加热介质经连接口进入空心长轴34，并在空心长轴34的内腔通道流动，然后从与空心长轴内管35连通的一侧进入空心长轴内管35并流动至出口，出口接头再经过与加热装置的连接口回流至加热装置中，完成加热介质在空心长轴中的循环流动，达到加热并维持温度的效果；或者加热介质进入空心长轴内管35后从空心长轴34流出至出口，完成加热介质在空心长轴中的循环流动；如图3所示为加热介质在空心长轴中的流动示意图，箭头表示加热介质的流向。
所述自洁式双螺杆蒸磷机3配合设置有保温装置，对自洁式双螺杆蒸磷机3的温度进行进一步的保温，并对经卧式螺旋离心机2分离的泥磷进行蒸磷，进一步回收磷蒸气C，节省能源。
所述渣贮槽4的出料口与螺杆输送机5配合设置，螺杆输送机5与控制器配合设置，通过螺杆输送机5将泥磷渣D输送包装。
所述卧式螺旋离心机2、自洁式双螺杆蒸磷机3、渣贮槽4、螺杆输送机5及其连接管道共同组成一个微负压的密闭系统，以确保回收的磷与空气隔绝接触。
所述冷凝洗涤装置为冷凝塔，通过黄磷漂洗系统及所述一体化装置自身的动力将磷蒸气C抽入冷凝塔的洗涤冷凝系统与磷炉尾气一起冷凝。
所述系统的装置设备及管道上分别安装有温度、压力等检测元件，检测装置运行的安全性。
实施例1：
一种上述泥磷连续一体化回收系统的回收方法，包括如下步骤：
(1)黄磷漂洗系统产生的含泥磷漂洗水A进入第一贮槽1，在60-75℃下进行搅拌及均匀化，随后通过第一液下泵送入卧式螺旋离心机2；
(2)含泥磷漂洗水A经卧式螺旋离心机2分离为液相和固相，液相中含有初磷及漂洗水B，液相流入第二贮槽6，并经第二液下泵送回至黄磷漂洗系统进行进一步精制；
(3)经卧式螺旋离心机2分离的固相为脱水后的泥磷，含水量小于20％，固相送入自洁式双螺杆蒸磷机3进行蒸磷，蒸磷后的磷蒸气C送入冷凝洗涤装置进行冷凝回收，蒸磷后的泥磷渣D经过渣贮槽4和螺杆输送机5输出。
其中，所述步骤(1)中搅拌均化时间为80min，。
所述步骤(2)中卧式螺旋离心机2为卧式螺旋离心机，所述卧式螺旋离心机的转速为1600r/min。
所述步骤(3)中蒸磷温度为300℃，蒸磷时间为1h。
所述步骤(3)中自洁式双螺杆蒸磷机3的转速为40r/min。
本实施例中，黄磷漂洗系统的含泥磷洗漂水中，磷的含量为34％，经过卧式螺旋离心机2的固液分离后，初磷中磷的含量为99％，脱水后的泥磷中磷的含量为12％，经自洁式双螺杆蒸磷机3蒸磷后，最后的泥磷渣中磷的含量为0.4％，单质磷的回收率为99.6％，由此可知，经本发明所述泥磷连续一体化回收系统处理后的泥磷中单质磷的回收率大于99.5％，磷漂洗水的回用率达100％，实现泥磷回收的连续化运行，解决了黄磷生产中泥磷的回收难题，可取消目前生产中的泥磷沉降池，泥磷回收装置全密闭运行，极大地改善了黄磷装置的操作环境，实现了清洁化生产。
实施例2：
所述步骤(1)中搅拌30min；所述步骤(2)中卧式螺旋离心机的转速为1900r/min；所述步骤(3)中蒸磷温度为450℃，蒸磷时间为0.5h；所述步骤(3)中自洁式双螺杆蒸磷机3的转速为60r/min；其余同实施例1，能够将磷含量为42％的含泥磷漂洗水处理至泥磷渣中磷的含量为0.5％。
实施例3：
所述步骤(1)中搅拌120min，沉降300min；所述步骤(2)中卧式螺旋离心机的转速为1400r/min；所述步骤(3)中蒸磷温度为200℃，蒸磷时间为2h；所述步骤(3)中自洁式双螺杆蒸磷机3的转速为15r/min；其余同实施例1，能够将磷含量为36％的含泥磷漂洗水处理至泥磷渣中磷的含量为0.4％。
以上所述的实施例只是本发明的较佳方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (10)
1.一种黄磷漂洗系统与泥磷连续回收一体化装置，其特征在于，所述装置包括第一贮槽，所述第一贮槽的进料口通过管道与黄磷漂洗系统的出料口连通，所述第一贮槽内配合设有第一液下泵，所述第一液下泵通过管道与卧式螺旋离心机的进料口连通，所述卧式螺旋离心机的液体出料口通过管道与第二贮槽连通，所述卧式螺旋离心机的固体出料口通过管道与自洁式双螺杆蒸磷机的进料口连通，所述自洁式双螺杆蒸磷机的出气口通过管道与冷凝洗涤装置的进气口连通，自洁式双螺杆蒸磷机的固体出料口通过管道与渣贮槽的进料口连通，所述第一液下泵、卧式螺旋离心机、自洁式双螺杆蒸磷机及冷凝洗涤装置分别与控制器配合设置。
2.根据权利要求1所述一种黄磷漂洗系统与泥磷连续回收一体化装置，其特征在于，所述第一贮槽中设有搅拌装置，所述搅拌装置与控制器配合设置。
3.根据权利要求1所述一种黄磷漂洗系统与泥磷连续回收一体化装置，其特征在于，所述第二贮槽中配合设有第二液下泵，所述第二液下泵通过管道连接至黄磷漂洗系统，所述第二液下泵与控制器配合设置。
4.根据权利要求1所述一种黄磷漂洗系统与泥磷连续回收一体化装置，其特征在于，所述自洁式双螺杆蒸磷机由壳体和两端机械密封组成，所述壳体内设有两个空心长轴，任一空心长轴上周向焊接有若干T型齿，两个空心长轴上的T型齿在旋转时相互耦合，两个空心长轴的一端分别与减速机相连接，减速机的另一端与电机连接，所述电机与控制器配合设置，两个空心长轴的另一端与设有加热介质的加热装置连接，所述加热装置与控制器配合设置。
5.根据权利要求4所述一种黄磷漂洗系统与泥磷连续回收一体化装置，其特征在于，任一空心长轴上周向焊接有50-300个T型齿。
6.根据权利要求4所述一种黄磷漂洗系统与泥磷连续回收一体化装置，其特征在于，所述加热介质为导热油或熔盐。
7.根据权利要求1所述一种黄磷漂洗系统与泥磷连续回收一体化装置，其特征在于，所述渣贮槽的出料口与螺杆输送机配合设置，螺杆输送机与控制器配合设置。
8.一种利用权利要求1-7任一一种黄磷漂洗系统与泥磷连续回收一体化装置的泥磷回收方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)黄磷漂洗系统产生的含泥磷的漂洗水进入第一贮槽，在60-75℃下进行搅拌及均匀化，经均匀化后通过第一液下泵送入卧式螺旋离心机；
(2)含泥磷的漂洗水经卧式螺旋离心机分离为液相和固相，液相中含有初磷和漂洗水，液相流入第二贮槽，并经第二液下泵送回至黄磷漂洗系统进行进一步精制；
(3)经卧式螺旋离心机分离的固相为脱水后的泥磷，含水量小于20％，固相送入自洁式双螺杆蒸磷机进行蒸磷，蒸磷后的磷蒸汽送入冷凝洗涤装置进行冷凝回收，蒸磷后的泥磷渣经过渣贮槽和螺杆输送机输出。
9.根据权利要求8所述一种泥磷回收方法，其特征在于，所述步骤(1)中搅拌均化30-120min，所述步骤(2)中卧式螺旋离心机的转速为1400-1900r/min。
10.根据权利要求8所述一种泥磷回收方法，其特征在于，所述步骤(3)中蒸磷温度为200-450℃，蒸磷时间为0.5-2h，自洁式双螺杆蒸磷机的转速为15-60r/min。
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