CN113333446B - 一种基于贫磷泥降氟除磷无机胶结稳固化处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于贫磷泥降氟除磷无机胶结稳固化处理工艺,通过向研磨后的磷泥中加入碱性试剂,同步实现贫磷泥的降氟释磷的目的。然后进行固液分离,向滤渣中加入无机胶结剂进行稳固化处理。通过该工艺处理后的贫磷泥可消除其反应性和可燃性,达到《危险废物填埋污染控制标准》中的相应要求。本发明技术方案为难以实现资源化利用的贫磷泥提供一种降氟除磷的稳固化处理方式。
Description
技术领域
本发明涉及废物处理技术领域,特别涉及一种基于贫磷泥降氟除磷无机胶结稳固化处理工艺。
背景技术
磷泥是一种乳浊状的胶体物质,多数情况下是由一些单质磷、粉尘以及炭黑等固体物质与水相互组合而形成。磷泥中的磷被炭黑以及二氧化硅所吸附,通过水化膜的水化作用在磷的表面形成保护层,导致黄磷颗粒无法聚集,进而导致黄磷颗粒被其它的杂质所包裹。按照磷泥中磷元素的含量可将其分为富磷泥、贫磷泥和弱磷泥。目前对于磷泥的处理方法多以制备磷酸、制备磷酸盐以及提取黄磷等方式实现危险废物的资源化利用。对于含磷量较低的磷泥在多数情况下会建设磷泥池将其进行简单的堆存,这不仅会占用大量的土地面积,造成土地资源的浪费,一旦发生泄漏还会对土壤造成侵蚀,破坏周边的生态环境。并且,未经处理的磷泥中含有一定量的单质磷,在温度较高的环境中存在自燃的风险,具有一定的安全隐患。除此之外,由于上游产品工艺生产的需求,导致产生的磷泥中含有一定量的可溶性氟化物,倘若磷泥中的氟化物通过降水等方式渗入到土壤中,会造成土壤和地下水的污染。氟是一种积累性毒物,进入到食物链中会被逐级积累,最终进入到人体。人摄入过量的氟,在体内会干扰多种酶的活性,破坏人体正常代谢平衡。
因此,现有技术存在缺陷,需要改进。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种基于贫磷泥降氟除磷无机胶结稳固化处理工艺,旨在为难以实现资源化利用的贫磷泥提供一种降氟除磷的稳固化处理方式。
为实现上述目的,本发明提出的一种基于贫磷泥降氟除磷无机胶结稳固化处理工艺,包括如下步骤:
S1:向原始贫磷泥中加入水进行研磨,其中,加入的水与贫磷泥的质量比为1~5:1,研磨时间为0~3h;
S2:向步骤S1得到的研磨后的贫磷泥中加入碱性试剂,持续搅拌进行反应,其中,碱性试剂包括Ca(OH)2或Ca(HCO3)2,碱性试剂的加入量为贫磷泥用量的5~30%,搅拌反应时间为2~7h;
S3:将步骤S2反应后得到的混合物进行固液分离,得到滤液和滤渣;
S4:向步骤S3得到的滤渣中加入无机胶结剂,混合均匀后静置反应,使无机胶结剂凝固,完成对贫磷泥的处理,其中,无机胶结剂加入量与原始贫磷泥的质量比为0.3~3:1,反应时间为1~5d。
优选地,步骤S1中,加入的水与贫磷泥的质量比为2:1,研磨时间为1h。
优选地,步骤S2中,碱性试剂的加入量为贫磷泥用量的10%,搅拌反应时间为5h。
优选地,所述碱性试剂设置为Ca(OH)2。
优选地,步骤S3中,还包括将得到的滤液用于步骤S1的原始磷泥研磨。
优选地,步骤S4中,无机胶结剂加入量与原始贫磷泥的质量比为1:1,反应时间为3d。
优选地,所述无机胶结剂包括水泥或石膏或石灰。
优选地,所述无机胶结剂设置为水泥。
优选地,步骤S1包括用于进行研磨的湿式球磨机,步骤S2包括用于进行搅拌反应的搅拌釜。
优选地,步骤S4还包括一用于对反应产生的沿其进行收集处理的碱性喷淋塔。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、通过以先降氟释磷,后固化除磷的处理方式对贫磷泥实现了降氟除磷处理,并消除贫磷泥的反应性和可燃性,经过处理的贫磷泥可达到《危险废物填埋污染控制标准》中的相应要求;
2、以湿法研磨作为预处理过程不仅可以在破碎的过程中由大颗粒破碎成小颗粒,破碎后增大了物料的表面积,减小反应过程中的传质阻力,提高化学反应速率。还可以使磷泥在液相中的分布更为均匀,在后续的反应过程中更有利于使化学反应进行,提高处理效率;
3、在降氟释磷阶段选择Ca(OH)2作为反应试剂,Ca2+会与F-结合形成氟化钙沉淀,打破反应体系中原有的化学平衡,加快Ca(OH)2的水解,并且释放出大量的OH-会使贫磷泥中单质磷的释放更加高效、彻底;
4、在固化除磷阶段选择以水泥作为无机胶结剂除了利用其本身的胶结特性外,还对水泥发生水化反应过程的水化热加以利用,提高化学反应速率,加快了磷泥处理阶段的氧化反应进程,大大缩短反应时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明工艺方法流程示意图;
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
本实施例提出的一种基于贫磷泥降氟除磷无机胶结稳固化处理工艺,包括如下步骤:
S1:向原始贫磷泥中加入水进行研磨,其中,加入的水与贫磷泥的质量比为1~5:1,研磨时间为0~3h;
应当说明的是,由于未经处理的磷泥存在明显的结块现象,且磷泥中的单质磷多被胶质结构所包裹,所以为后续的处理能够更加高效、彻底,故需先在磷泥中加入适量的水进行湿法研磨。本实施例中,加入的水与贫磷泥的质量比为2:1,研磨时间为1h。磷泥中的颗粒在研磨过程中受到研磨钢珠的摩擦与碰撞使大颗粒破碎为小颗粒,并且也可在一定程度上使被包裹的单质磷得到释放。磷泥颗粒在破碎的过程中由大颗粒破碎成小颗粒,破碎后增大了物料的表面积。由于表面积的增大,在后续的化学反应过程中增加了物料与试剂间的接触几率,减小了反应过程中的传质阻力,提高化学反应速率。除此之外,通过磷泥在水相中的湿法研磨,也使磷泥在液相中的分布更为均匀,在后续的反应过程中更有利于使化学反应进行的更加高效、彻底。
S2:向步骤S1得到的研磨后的贫磷泥中加入碱性试剂,持续搅拌进行反应,其中,碱性试剂包括Ca(OH)2或Ca(HCO3)2,碱性试剂的加入量为贫磷泥用量的5~30%,搅拌反应时间为2~7h;
本实施例中,碱性试剂的加入量为贫磷泥用量的10%,搅拌反应时间为5h,所述碱性试剂设置为Ca(OH)2。应当说明的是,所述碱性试剂选择为Ca(OH)2,其优势在于Ca(OH)2在反应过程中除了会产生破除胶体结构所需的OH-外还会产生相应的Ca2+,磷泥中F-会与Ca2+反应生成氟化钙,使磷泥中的F-与氢氧化钙产生的Ca2+以沉淀的形式析出,该反应同步消耗了反应体系中的F-与Ca2+,打破了体系中原有的化学反应平衡,提高了磷泥中F-的溶出速率以及Ca(OH)2的水解速率,加快化学反应速率,缩短脱氟反应时间。除此之外,Ca(OH)2的水解除了会产生Ca2+,还势必会生成OH-,体系中OH-含量的增大,会加速对磷泥中胶质结构的破坏,提高该阶段的释磷效率,使单质磷的释放更加高效、彻底。
S3:将步骤S2反应后得到的混合物进行固液分离,得到滤液和滤渣;将得到的滤液用于步骤S1的原始磷泥研磨。应当说明的是,在此阶段的过滤过程中,不可将水分脱除的过于彻底,过滤后滤渣中的含水率应≥70%,以免将单质磷暴露于空气中发生自燃,造成安全隐患。
S4:向步骤S3得到的滤渣中加入无机胶结剂,混合均匀后静置反应,使无机胶结剂凝固,完成对贫磷泥的处理,其中,无机胶结剂加入量与原始贫磷泥的质量比为0.3~3:1,反应时间为1~5d。其中,无机胶结剂加入量与原始贫磷泥的质量比为1:1,反应时间为3d。所述无机胶结剂包括水泥或石膏或石灰。本实施例中,所述无机胶结剂设置为水泥,其优势在于水泥在凝固过程中会进行水化反应,在水化反应的同时会释放出相应的水化热,释放出的热量不仅会加速水泥固化反应所需的时间,同时也会加快单质磷向五氧化二磷的转化,提高化学反应速率,加快磷泥处理效率。处理后的贫磷泥可消除其反应性和可燃性,达到《危险废物填埋污染控制标准》中的相应要求。
应当说明的是,由于在上一阶段的反应过程中已将大部分被包裹的单质磷进行释放,因此在此阶段的固化反应过程当中被释放出的单质磷与空气接触生成五氧化二磷。所以,在该反应阶段会产生少量的烟气,为防止其对周边环境造成污染,需将烟气进行收集,步骤S4还包括一用于对反应产生的沿其进行收集处理的碱性喷淋塔,通过处理达标后方可进行排放。
以下,通过具体实施例对本方法进行说明:
取1t贫磷泥在湿式球磨机中进行加水研磨,控制泥水质量比为1:2,研磨时间为1h。使磷泥中的颗粒在研磨过程中受到研磨钢珠的摩擦与碰撞使大颗粒破碎为小颗粒,并且也可在一定程度上使被包裹的单质磷得到释放。
将湿法研磨后的磷泥转移至反应釜中,加入碱性试剂Ca(OH)2,进行除氟释磷反应,控制Ca(OH)2的用量为贫磷泥用量的10%,控制反应时间为5h,并在反应过程中需进行持续的搅拌。使磷泥中的F-以沉淀的形式析出,并且被包裹的单质磷在OH-的作用下得到有效释放。在反应完成后进行固液分离,将得到的滤渣进行下一阶段的固化除磷过程,产生的滤液用于下一批次的湿法研磨过程中。
向上一阶段处理后所得的滤渣中加入1t水泥作为无机胶结剂,控制原始磷泥与水泥的质量比为1:1,控制反应时间为3d。在该反应阶段会产生少量的烟气,为防止其对周边环境造成污染,需将烟气进行收集,通过烟气处理系统将其在碱性喷淋塔内进行吸收,通过处理达标后方可进行排放。处理后的贫磷泥可消除其反应性和可燃性,达到《危险废物填埋污染控制标准》中的相应要求。
以上仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (4)
1.一种基于贫磷泥降氟除磷无机胶结稳固化处理工艺,其特征在于,包括如下步骤:
S1:向原始贫磷泥中加入水进行研磨,其中,加入的水与贫磷泥的质量比为2:1,研磨时间为1h;
S2:向步骤S1得到的研磨后的贫磷泥中加入碱性试剂,持续搅拌进行反应,其中,所述碱性试剂设置为Ca(OH)2,碱性试剂的加入量为贫磷泥用量的10%,搅拌反应时间为5h;
S3:将步骤S2反应后得到的混合物进行固液分离,得到滤液和滤渣;
S4:向步骤S3得到的滤渣中加入无机胶结剂,混合均匀后静置反应,使无机胶结剂凝固,完成对贫磷泥的处理,其中,无机胶结剂加入量与原始贫磷泥的质量比为1:1,反应时间为3d;所述无机胶结剂包括水泥或石膏或石灰;所述步骤S4还包括一用于对反应产生的烟气进行收集处理的碱性喷淋塔。
2.如权利要求1所述的基于贫磷泥降氟除磷无机胶结稳固化处理工艺,其特征在于,步骤S3中,还包括将得到的滤液用于步骤S1的原始磷泥研磨。
3.如权利要求1所述的基于贫磷泥降氟除磷无机胶结稳固化处理工艺,其特征在于,所述无机胶结剂设置为水泥。
4.如权利要求1所述的基于贫磷泥降氟除磷无机胶结稳固化处理工艺,其特征在于,步骤S1包括用于进行研磨的湿式球磨机,步骤S2包括用于进行搅拌反应的搅拌釜。
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