CN1309667C - 金属表面磷化处理制程的废污泥回收法 - Google Patents

Abstract

一种金属表面磷化处理制程的废污泥回收法。为提供一种有效回收含磷酸类物质、减少废弃物总量、符合环保要求、降低成本的废料处理方法，提出本发明，它包括利用第一反应槽混合废污泥、强酸及水产生化学反应，以形成第一溶液及第一固态沉淀物，且第一反应槽连接第一固液分离装置，以将第一溶液与第一固态沉淀物加以分离；导引第一溶液储存于锌回收槽中及导引第一固态沉淀物送入第二反应槽内；利用第二反应槽混合第一固态沉淀物、苛性钠及水产生化学反应，以形成第二溶液及第二固态沉淀物的步骤三及导引位于第二反应槽内上层的第二溶液储存于磷酸钠回收槽中及将位于第二反应槽内下层的第二固态沉淀物进行处理。

Description

金属表面磷化处理制程的废污泥回收法

技术领域

本发明属于废料处理方法，特别是一种金属表面磷化处理制程的废污泥回收法。

背景技术

由于金属材料在各种环境条件下皆具有一定程度的腐蚀作用，为了提高金属制品抗腐蚀及伸拉润滑的能力，最为普通及有效的方法，即是在金属表面形成如皮膜般的被覆层。借由化学性质较稳定的被覆层，可将腐蚀因子与底层金属区隔开来，从而达到防蚀的目的。

在金属表面形成被覆层方法即是利用含金属的磷酸盐、磷酸及各种促进剂形成溶液，将此溶液与金属表面作用，使得金属表面形成无机性的磷酸盐被覆层，借以保护底层金属。因其所使用的磷酸盐类通常为磷酸锌、磷酸铁及少数其他金属所形成的磷酸盐类，所以制程中所产生的废污泥成分大部分含有磷酸锌及磷酸铁。由于磷酸锌及磷酸铁对环境而言属于有害的污染物质，若随意弃置将对环境造成相当大的污染与伤害。而以现今一般处理此种废污泥的方法而言，也只有将废污泥固化后再加以掩埋而已。如此，仍然无法有效防止铁、锌等重金属对环境所造成的污染。又，由于废污泥中所含的成分部分即为原本作为金属表面磷化处理的原料，若就此丢弃，也会造成相当大的浪费。因此，如何一方面将废污泥中有用的物质加以回收再利用以降低废弃物的总量、另一方面又能令所剩的废弃物对环境的影响降至最低而达到环保要求的考量下，实极需一种可有效处理此种金属表面磷化处理后产生的废污泥的回收方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种有效回收含磷酸类物质、减少废弃物总量、符合环保要求、降低成本的金属表面磷化处理制程的废污泥回收法。

本发明包括包括利用第一反应槽混合一定量的废污泥、强酸及水以使用其产生化学反应，进而使第一反应槽内形成位于上层含有锌成分的第一溶液及位于下层的含磷酸铁及废污泥中少数其他物质的第一固态沉淀物的步骤一、导引位于第一反应槽内上层的第一溶液储存于锌回收槽中，同时导引位于第一反应槽内下层的第一固态沉淀物送入第二反应槽内的步骤二，且第一反应槽连接第一固液分离装置，以将第一溶液与第一固态沉淀物加以分离、利用第二反应槽进一步混合第一固态沉淀物、苛性钠及水以使的产生化学反应，进而使第二反应槽内形成位于上层含有磷酸钠成分的第二溶液及位于第二反应槽下层含氢氧化铁及其他固态物质的第二固态沉淀物的步骤三及导引位于第二反应槽内上层的第二溶液储存于磷酸钠回收槽中，同时将位于第二反应槽内下层的第二固态沉淀物以一般事业废弃物处理方式进行处理的步骤四。

其中：

步骤四中的第二反应槽连接第二固液分离装置，以将第二溶液与第二固态沉淀物加以分离。

第一固液分离装置包括导引位于第一反应槽内上层的第一溶液的离心机及导引位于第一反应槽内下层的第一固态沉淀物的固液分离机。

第二固液分离装置包括导引位于第二反应槽内上层的第二溶液的离心机及导引位于第二反应槽内下层的第二固态沉淀物的固液分离机。

第一固液分离装置的固液分离机分离出来的液态物质进一步导回第一反应槽内继续参与反应。

第一固液分离装置的离心机连接蒸发单元并将第一溶液导入蒸发单元，以调整第一溶液中锌溶液的含水量而加以浓缩后导入锌回收槽；蒸发单元所凝结的液体再次导回第一反应槽继续参与反应。

第二固液分离装置的固液分离机分离出来的第二固态沉淀物进一步导回第二反应槽内继续参与反应。

步骤四中磷酸钠回收槽连接蒸发结晶器并将磷酸钠回收槽内的液态磷酸钠形成结晶状的磷酸钠并加以包装回收。

步骤四中第二固态沉淀物的氢氧化铁可进一步与硫酸或盐酸反应制成含铁的混凝剂。

步骤一中的强酸为硝酸、硫酸或盐酸。

步骤一中的强酸为硝酸。

由于本发明包括利用第一反应槽混合废污泥、强酸及水产生化学反应，以形成位于第一反应槽内上层含有锌成分的第一溶液及位于下层的含磷酸铁及其他物质的第一固态沉淀物的步骤一、导引位于第一反应槽内上层的第一溶液储存于锌回收槽中及导引位于下层的第一固态沉淀物送入第二反应槽内的步骤二，且第一反应槽连接第一固液分离装置，以将第一溶液与第一固态沉淀物加以分离、利用第二反应槽混合第一固态沉淀物、苛性钠及水产生化学反应，以形成位于第二反应槽内上层含有磷酸钠成分的第二溶液及位于下层含氢氧化铁及其他固态物质的第二固态沉淀物的步骤三及导引位于第二反应槽内上层的第二溶液储存于磷酸钠回收槽中及将位于第二反应槽内下层的第二固态沉淀物以一般事业废弃物处理方式进行处理的步骤四。可有效将废污泥中可再利用的磷酸锌、磷酸铁等盐类加以回收，不但可使废污泥的总量大幅减少，节省了大量后续事业废弃物处理的成本，也可因此避免磷酸锌、磷酸铁等有害重金属对于环境的污染；不仅有效回收含磷酸类物质、减少废弃物总量，而且符合环保要求、降低成本，从而达到本发明的目的。

附图说明

图1、为本发明流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明金属表面磷化处理制程的废污泥回收法使用的整个处理系统包含有污泥槽1、清水槽2、第一反应槽31、第一反应物容置槽41、第一固液分离装置51、锌回收槽6、第二反应槽32、第二反应物容置槽42、第二固液分离装置52及磷酸钠回收槽7。

污泥槽1用以容置金属表面磷化处理制程所产生的废污泥。

清水槽2用以容置处理过程中所需的用水。

第一反应槽31连接污泥槽1及清水槽2，以同时导入废污泥101及水201，以使一定量的废污泥101借由水201的加入而增加其流动性与可反应性。

第一反应物容置槽41用以提供第一反应槽31所需的反应物，其可设计为主储存槽411及日用供应槽412。其中，反应物可使用硝酸、硫酸或盐酸等强酸溶液或浓氨水。本实施例使用反应物为浓度65～68％的硝酸溶液，反应物大部分存在主储存槽411内，而导出一部分处理所需量存于日用供应槽412，并使日用供应槽412连接至第一反应槽31，进而使反进入第一反应槽31内进行化学反应。

第一固液分离装置51连接第一反应槽31用以分离第一反应槽31内化学反应后产生的液态物及固态的沉淀物，第一固液分离装置51可设计有离心机511及固液分离机512。离心机511主要作用在于将液态物加以导出。固液分离机512主要作用在于将固态沉淀物输出。

锌回收槽6用以接收第一固液分离装置51所分离的液态物。

第二反应槽32连接第一固液分离装置51以导入固液分离装置51的固液分离机512所分离的固态沉淀物，另外并连接清水槽2以导入水201，使所导入的固态沉淀物因水201的加入而增加流动性与可反应性。

第二反应物容置槽42用以提供第二反应槽32所需的反应物，其也可设计为主储存槽421及日用供应槽422，本实施例中，反应物为使用浓度40～45％的苛性钠溶液，其大部分存于主储存槽421内，而导出一部分处理所需量存于日用供应槽422，并使日用供应槽422连接至第二反应槽32，进而使苛性钠进入第二反应槽32内进行化学反应。

第二固液分离装置52连接第二反应槽32用以分离第二反应槽32内化学反应后产生的液态物及固态的沉淀物。第二固液分离装置52设计有离心机521及固液分离机522。离心机521主要作用在于将液态物加以导出，而固液分离机522主要作用在于将固态沉淀物输出。

磷酸钠回收槽7用以接收第二固液分离装置52的离心机521所分离的液态物。

本发明包括如下步骤：

步骤一

借第一反应槽31混合一定量的废污泥101、为硝酸、硫酸或盐酸的强酸4101，较佳为硝酸及水201以使其产生化学反应；

由于本发明主要用以处理废污泥101当中有关磷酸锌及磷酸铁的成分，但是具有水分的废污泥101当中，磷酸锌的成分并非能完全解离，所以仍有一部分磷酸锌的酸式盐(即含氢原子的磷酸锌)存在，而此酸式盐不易与碱类进行反应；另外，在强酸水溶液当中，磷酸锌的溶解度极高；相反地，磷酸铁无论在酸性或中性水溶液当中均呈现出不易溶解的性质，所以综合上述磷酸锌与磷酸铁不同的特性，因此才利用硝酸4101形成酸性溶液先对锌的成分进行反应，而使第一反应槽31内形成位于上层含有锌成分及混合酸液的第一溶液3101；而另外有关废污泥101当中的磷酸铁及一些不反应的其他物质因不与硝酸4101反应而可形成第一固态沉淀物3102自然沉淀至第一反应槽31的下层。此外，若以浓氨水取代硝酸等酸性溶液作为反应物时，则是利用氨水中的氨与磷酸锌中的锌形成配位体(Ligand)结构而为可溶于水的化合物，同样形成一位于上层含有锌成分的第一溶液3101。

步骤二

导引位于第一反应槽31内上层的第一溶液3101储存于锌回收槽6中，同时导引位于第一反应槽31内下层的第一固态沉淀物3102送入第二反应槽32内；

导引位于第一反应槽31内上层的第一溶液3101导入第一固液分离装置51的离心机511；由于上层的第一溶液3101内可能含有少部分第一固态沉淀物3102，利用离心机511可使第一溶液3101与少部分第一固态沉淀物3102完全分离，而将第一溶液3101储存于锌回收槽6中；因第一溶液3101主要含有锌、磷酸及混合酸液，其恰为金属表面磷化处理所需的原料，因此可再回收重新调配比例后应用在金属表面磷化处理，而离心机511所残存的第一固态沉淀物3102则可送回第一反应槽31内。

导引位于第一反应槽31内下层的第一固态沉淀物3102导入第一固液分离装置51的固液分离机512，因下层第一固态沉淀物3102也可能含有少部分第一溶液3101，所以利用第一固液分离机512可将第一固态沉淀物3102完全分离出来而送入第二反应槽32内。另外，为不使第一固态沉淀物3102附著在固液分离机512的内壁面上，可导入清水槽2的加压水202在固液分离机512作用时冲洗其内壁面，以防止第一固态沉淀物3102的附著，而理想状况下，固液分离机512会将第一固态沉淀物3102完全分离出来而残留少部分的第一溶液3101，但是实务做法上，考量其残留的少部分第一固态沉淀物3102中仍含有第一溶液3101，因此可再次将其残留的第一固态沉淀物3102导回第一反应槽31内与硝酸、水继续参与反应后，再经第一固液分离装置51作用而由固液分离机512分离出第一溶液3101及第一固态沉淀物3102，并将第一溶液3101储存在锌回收槽6内，而第一固态沉淀物3102则送回至第一反应槽31内；如此利用二次或二次以上导回第一反应槽31内加以循环作业，可使固液分离机512将固态沉淀物3102及第一溶液3101两者分离得更为完全、彻底。并将固液分离机512残存的第一溶液3101导入第一回收槽413内，并使第一回收槽413连接至第一反应物容置槽41的日用供应槽412，可继续循环加入第一反应槽31内进行反应，以节省反应物的使用量。

步骤三

借第二反应槽32进一步混合苛性钠4201及水201而使的产生化学反应；

由于第一固态沉淀物3102大部分含磷酸铁、极少数他类金属的磷酸盐及废污泥中其他不反应的物质，当其与苛性钠4201的强碱物质进行反应后，磷酸铁及极少数他类金属的磷酸盐内的铁或其他金属成分将为钠所置换取代，使第二反应槽32内形成位于上层含有磷酸钠成分的第二溶液3201，而所生成的氢氧化铁或少数金属的氢氧化物及其他不反应固态物质则位于第二反应槽32的下层形成第二固态沉淀物3202。

步骤四

以相同于第一反应槽31的方式，导引第二反应槽32上层的第二溶液3201进入第二固液分离装置52的离心机521，使第二溶液3201进入磷酸钠回收槽7内，而少部分的第二固态沉淀物3202送回第二反应槽32。而第二反应槽32内下层的第二固态沉淀物3202可由第二固液分离装置52的固液分离机522分离出来。由于第二固态沉淀物3202主要为铁锈成分的氢氧化铁，可以进一步与硫酸或盐酸反应制成含铁的混凝剂而可应用在水处理工程或以一般事业废弃物处理方式固化或予以焚化成氧化铁(Fe2O3)铁粉或掩埋处理；而固液分离机522所残留的第二溶液3201也可另设第二回收槽423加以储存，并使第二回收槽423连接至第二反应物容置槽42的日用供应槽422内，以便继续循环加入第二反应槽32内进行反应，可同样节省反应物的使用量。

再者，第一固液分离装置51的离心机511亦可将第一溶液3101导入蒸发单元8，并使用为锅炉、电热器等加热装置10提供蒸发单元8热量，而调整第一溶液3101中锌溶液的含水量而加以浓缩后导入锌回收槽6；蒸发单元8所凝结的液体则可导入第一回收槽413内、进而可再次应用于第一反应槽31继续参与反应。而若以浓氨水为反应物时，蒸发单元8则可用以回收氨并同时调整其含水量。又，磷酸钠回收槽7内的液态磷酸钠也可进一步导入蒸发结晶器9，利用加热装置10所提供的热源使液态磷酸钠形成结晶状的磷酸钠并加以包装回收。

综合上述，金属表面磷化处理制程所产生的废污泥经过本发明的回收方法后，可有效将废污泥中可再利用的磷酸锌、磷酸铁等盐类加以回收，不但可使废污泥的总量大幅减少，节省了大量后续事业废弃物处理的成本，也可因此避免磷酸锌、磷酸铁等有害重金属对于环境的污染。

Claims (11)

1、一种金属表面磷化处理制程的废污泥回收法，它包括如下步骤：

步骤一

利用第一反应槽混合一定量的废污泥、强酸及水以使用其产生化学反应，进而使第一反应槽内形成位于上层含有锌成分的第一溶液及位于下层的含磷酸铁及废污泥中少数其他物质的第一固态沉淀物；

步骤二

导引位于第一反应槽内上层的第一溶液储存于锌回收槽中，同时导引位于第一反应槽内下层的第一固态沉淀物送入第二反应槽内；

步骤三

利用第二反应槽进一步混合第一固态沉淀物、苛性钠及水以使的产生化学反应；进而使第二反应槽内形成位于上层含有磷酸钠成分的第二溶液及位于第二反应槽下层含氢氧化铁及其他固态物质的第二固态沉淀物；

步骤四

导引位于第二反应槽内上层的第二溶液储存于磷酸钠回收槽中；其特征在于所述的步骤二中的第一反应槽连接第一固液分离装置，以将第一溶液与第一固态沉淀物加以分离；步骤四在导引位于第二反应槽内上层的第二溶液储存于磷酸钠回收槽中的同时将位于第二反应槽内下层的第二固态沉淀物以一般事业废弃物处理方式进行处理。

2、根据权利要求1所述的金属表面磷化处理制程的废污泥回收法，其特征在于所述的步骤四中的第二反应槽连接第二固液分离装置，以将第二溶液与第二固态沉淀物加以分离。

3、根据权利要求1所述的金属表面磷化处理制程的废污泥回收法，其特征在于所述的第一固液分离装置包括导引位于第一反应槽内上层的第一溶液的离心机及导引位于第一反应槽内下层的第一固态沉淀物的固液分离机。

4、根据权利要求2所述的金属表面磷化处理制程的废污泥回收法，其特在于所述的第二固液分离装置包括导引位于第二反应槽内上层的第二溶液的离心机及导引位于第二反应槽内下层的第二固态沉淀物的固液分离机。

5、根据权利要求3所述的金属表面磷化处理制程的废污泥回收法，其特征在于所述的第一固液分离装置的固液分离机分离出来的液态物质进一步导回第一反应槽内继续参与反应。

6、根据权利要求3所述的金属表面磷化处理制程的废污泥回收法，其特征在于所述的第一固液分离装置的离心机连接蒸发单元并将第一溶液导入蒸发单元，以调整第一溶液中锌溶液的含水量而加以浓缩后导入锌回收槽；蒸发单元所凝结的液体再次导回第一反应槽继续参与反应。

7、根据权利要求4所述的金属表面磷化处理制程的废污泥回收法，其特征在于所述的第二固液分离装置的固液分离机分离出来的第二固态沉淀物进一步导回第二反应槽内继续参与反应。

8、根据权利要求1所述的金属表面磷化处理制程的废污泥回收法，其特征在于所述的步骤四中磷酸钠回收槽连接蒸发结晶器并将磷酸钠回收槽内的液态磷酸钠形成结晶状的磷酸钠并加以包装回收。

9、根据权利要求1所述的金属表面磷化处理制程的废污泥回收法，其特征在于所述的步骤四中第二固态沉淀物的氢氧化铁可进一步与硫酸或盐酸反应制成含铁的混凝剂。

10、根据权利要求1所述的金属表面磷化处理制程的废污泥回收法，其特征在于所述的步骤一中的强酸为硝酸、硫酸或盐酸。

11、根据权利要求10所述的金属表面磷化处理制程的废污泥回收法，其特征在于所述的步骤一中的强酸为硝酸。