CN205709874U - 磷酸铁生产系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种磷酸铁生产系统，包括用于铁与磷酸反应的第一反应器、用于进一步氧化的第二反应器、用于进行压滤的压滤机、用于洗涤固液分离的离心洗涤机以及干燥设备和脱水设备，所述第一反应器和第二反应器均设有加热装置，所述第二反应器设有内搅拌装置。本实用新型涉及的过程主要是，铁和磷酸反应生成磷酸亚铁，磷酸亚铁和双氧水反应形成磷酸铁悬浮液，加热得磷酸铁固体，通过烘干和脱水形成无水磷酸铁，由此以铁和磷酸为主要原料就可以产生出磷酸铁。本实用新型使系统总体结构得以明显简化，有利于减少占地面积，简化处理过程，方便操作和维护，降低生产成本，同时也可以减少或避免产生例如二氧化硫等化学污染物，有利于环境保护。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种制备磷酸铁的生产系统，主要适应于以铁和磷酸为主要原料，经过化铁和氧化工艺制备磷酸铁。
背景技术
现有磷酸铁生产系统适应于用二价铁盐（如硫酸亚铁）和磷酸氢氨、磷酸、氨水和双氧水等反应，生成磷酸铁，其主要设备为氧化反应器，但由于产生的硫酸铵溶液总量较大且含量低，需要设置较为复杂的废水处理设备进行处理，并且回收利用价值低，因此整体设备系统较为庞大，生产成本较高，并且不利于环境保护。
实用新型内容
为了克服现有技术下的上述缺陷，本实用新型提供了一种适应于以铁和磷酸为主要原料制备磷酸铁的磷酸铁生产系统，有利于简化设备系统，降低生产成本，减少环境污染。
本实用新型的技术方案是：一种磷酸铁生产系统，包括：
第一反应器，用于铁与磷酸反应，生成含磷酸二氢亚铁的反应液；
第二反应器，用于对磷酸二氢亚铁的进一步氧化，生成含磷酸铁的氧化后反应液，并对氧化后反应液进行水解，形成水解浆料；
压滤机，用于对水解浆料进行压滤，获得滤出料；
离心洗涤机，用于对滤出料进行离心洗涤和洗涤后的离心分离，获得水合磷酸铁湿料；
干燥设备，用于对水合磷酸铁湿料进行干燥，去除表面水，获得水合磷酸铁干料；
脱水设备，用于对水合磷酸铁干料进行脱水，去除结晶水，获得无水磷酸铁。
本实用新型的有益效果为：适应于以铁和磷酸为主要原料的磷酸铁制备，其产品中不会引入其他金属阳离子杂质和其他酸根杂质，一方面为获得较高纯度的磷酸铁提供了有力保证，不会导致强酸根残留，也不需要处理副产物，因此不需另行设置提纯、调产品酸碱度等工艺步骤，由此是总体的设备系统得以明显简化，有利于减少占地面积，简化处理过程，方便操作和维护，降低生产成本，同时，也可以减少或避免产生例如二氧化硫等化学污染物，有利于环境保护。
附图说明
图1是本实用新型的示意图。
具体实施方式
参见图1，本实用新型提供的磷酸铁产生系统适应的磷酸铁制备工艺主要为：铁和磷酸反应生成磷酸亚铁，磷酸亚铁和双氧水反应形成磷酸铁悬浮液，加热得磷酸铁固体，通过烘干和脱水形成无水磷酸铁。
主要包括下列设备：
第一反应器1，用于铁与磷酸反应，生成含磷酸二氢亚铁的化铁反应液；
第二反应器6，用于化铁反应液中磷酸二氢亚铁的进一步氧化，生成含磷酸铁的氧化反应液，并对氧化反应液进行水解，形成水解浆料，所述第二反应器位于所述第一反应器的后序；
压滤机8，用于对水解浆料进行压滤，获得滤出料，所述压滤机位于所述第二反应器的后序；
离心洗涤机10，用于对滤出料进行洗涤和固液分离，获得水合磷酸铁湿料，所述离心洗涤机位于所述压滤机的后序；
干燥设备12，用于对水合磷酸铁湿料进行干燥，去除表面水，获得水合磷酸铁干料，所述干燥设备位于所述离心洗涤机的后序；
脱水设备14，用于对水合磷酸铁干料进行脱水，去除结晶水，获得无水磷酸铁，所述脱水设备位于所述干燥设备的后序。
所述第一反应器和第二反应器均优选设有加热装置，以便进行体系加热并将反应温度控制在一定的高温范围。
所述第一反应器通常可设有化铁反应液出口，所述化铁反应液出口通过化铁反应液输送管道连接所述第二反应器的化铁反应液进口，以便将经过第一反应器生成的化铁反应液送入第二反应器。
所述化铁反应液输送管道上通常可设有泵2，以提供化铁反应液的输送动力。可以根据实际需要，依据现有技术，在任一管道的适宜位置上设置泵、仪表和阀门等。
所述第一反应器内优选设有铁棒码放空间，由此，所述第一反应器的壳体上优选设有用于码放铁棒作业的第一作业口。
所述第一作业口可以位于所述第一反应器的侧面，也可以位于所述第一反应器的顶部，位于所述第一反应器侧面的第一作业口应带有密封侧盖（门）。
优选的，所述第一反应器的化铁反应液出口处设有过滤装置（例如，单层或多层滤网）和/或所述化铁反应液输送管道上串接有过滤设备。
所述第二反应器内优选设有搅拌器，以便在反应过程中进行所需的搅拌。
所述第二反应器宜设有过氧化氢进口管3、聚乙二醇进口管4和水进口管5，所述过氧化氢进口管、聚乙二醇进口管和水进口管分别独立接入所述第二氧化反应器或者均连接一个进口总管，通过所述进口总管接入所述第二反应器。
所述第二反应器通常可设有水解浆料出口，所述水解浆料出口可通过水解浆料输送管道7接入所述压滤机。
所述压滤机和离心洗涤机之间可设有用于输送滤出料的滤出料输送装置9，可以依据现有技术选择符合物料状况的输送装置。
所述离心洗涤机可设有洗涤水进口。
所述离心洗涤机和干燥设备之间可设有用于输送水合磷酸铁湿料的水合磷酸铁湿料输送装置11，可以依据现有技术选择符合物料状况的输送装置。
所述干燥设备优选为采用热空气进行物料干燥的热空气干燥塔。
所述干燥设备和所述脱水设备之间可设有用于输送水合磷酸铁干料的水合磷酸铁干料输送装置13，可以依据现有技术选择符合物料状况的输送装置。
所述脱水设备优选采用炉具。
本实用新型涉及的一种具体生产工艺过程为：
（1）化铁工序
配置16-25%磷酸溶液：将磷酸（优选为食品级的）缓慢搅拌融入纯水中，配制成标准磷酸溶液。
在用作第一反应器的反应釜中堆码制定规格的铁棒，加入适量标准磷酸溶液，加热至70-95℃进行化铁反应 Fe+2H3PO4= Fe(H2PO4)2+H2，反应3-8小时后，测定磷酸二氢亚铁Fe(H2PO4)2含量，当含量达到约18-20%时，将反应液过滤至清洁透明，无悬浮沉淀物，所得到的滤液（经过过滤后的化铁反应液）供氧化工序。
（2）氧化工序
将所述滤液打入用作第二反应器的反应釜中，加热至18-45℃，开始搅拌，以细流缓慢加入过氧化氢（可以是工业级的），反应50-70分钟后，继续搅拌，加入分散剂30-55%聚乙二醇溶液，至反应完全，得到氧化反应液。过氧化氢的加入量依据反应需要设定，通常可略大于工艺完成的反应量，分散剂的加入量可以依据工艺条件，通过实验或经验确定。
反应方程式是：
2Fe(H2PO4)2+H2O2=2FePO4+2H3PO4+2H2O。
（3）水解工序
向氧化反应液中加入适量蒸馏水，搅拌约5-10分钟后，加热到70-90℃，保温50-70分钟后，充分水解，充分析出含磷酸铁的晶体，得到水解浆料。
（4）压滤洗涤工序
将水解浆料用压滤机进行压滤分离，收集滤出液，将滤出料（固相料体）导入离心机（离心洗涤机）中，用水洗涤，然后甩干，收集洗涤后液并测定其pH值，以洗涤后液的pH值在5.9-6.1之间为目标，洗涤、甩干反复进行，直至洗涤后液pH值至上述范围。
（5）干燥和脱水工序
将离心机甩干后的固体磷酸铁（水合磷酸铁湿料）通过闪蒸方式去除表面水，产出干燥的二水磷酸铁FePO4·2H2O（水合磷酸铁干料）。然后将二水磷酸铁导入炉具，380-420℃高温脱水形成磷酸铁。
反应方程式为：FePO4·2H2OFePO4+2H2O。
Claims (10)
1.一种磷酸铁生产系统，其特征在于包括
第一反应器，用于铁与磷酸反应，生成含磷酸二氢亚铁的化铁反应液；
第二反应器，用于化铁反应液中磷酸二氢亚铁的进一步氧化，生成含磷酸铁的氧化反应液，并对氧化反应液进行水解，形成水解浆料；
压滤机，用于对水解浆料进行压滤，获得滤出料；
离心洗涤机，用于对滤出料进行洗涤和固液分离，获得水合磷酸铁湿料；
干燥设备，用于对水合磷酸铁湿料进行干燥，去除表面水，获得水合磷酸铁干料；
脱水设备，用于对水合磷酸铁干料进行脱水，去除结晶水，获得无水磷酸铁，
所述第一反应器和第二反应器均设有加热装置，所述第一反应器、第二反应器、压滤机、离心洗涤机、干燥设备和脱水设备依次相连。
2.如权利要求1所述的磷酸铁生产系统，其特征在于所述第一反应器设有化铁反应液出口，所述化铁反应液出口通过化铁反应液输送管道连接所述第二反应器的化铁反应液进口，所述化铁反应液输送管道上设有泵。
3.如权利要求2所述的磷酸铁生产系统，其特征在于所述第一反应器内设有铁棒码放空间，所述第一反应器的壳体上设有用于码放铁棒作业的第一作业口，所述第一作业口位于所述第一反应器的侧面或顶部，位于所述第一反应器侧面的第一作业口带有密封侧盖。
4.如权利要求3所述的磷酸铁生产系统，其特征在于所述第一反应器的化铁反应液出口处设有过滤装置和/或所述化铁反应液输送管道上串接有过滤设备。
5.如权利要求1、2、3或4所述的磷酸铁生产系统，其特征在于所述第二反应器内设有搅拌器，所述第二反应器设有过氧化氢进口管、聚乙二醇进口管和水进口管，所述氧化氢过氧化氢进口管、聚乙二醇进口管和水进口管分别独立接入所述第二反应器或者均连接一个进口总管，通过所述进口总管接入所述第二反应器，所述第二反应器设有水解浆料出口，所述水解浆料出口通过水解浆料输送管道接入所述压滤机。
6.如权利要求5所述的磷酸铁生产系统，其特征在于所述压滤机和离心洗涤机之间设有用于输送滤出料的滤出料输送装置。
7.如权利要求6所述的磷酸铁生产系统，其特征在于所述离心洗涤机设有洗涤水进口。
8.如权利要求7所述的磷酸铁生产系统，其特征在于所述离心洗涤机和所述干燥设备之间设有用于输送水合磷酸铁湿料的水合磷酸铁湿料输送装置，所述干燥设备和所述脱水设备之间设有用于输送水合磷酸铁干料的水合磷酸铁干料输送装置。
9.如权利要求8所述的磷酸铁生产系统，其特征在于所述干燥设备是采用热空气进行物料干燥的热空气干燥塔。
10.如权利要求9所述的磷酸铁生产系统，其特征在于所述脱水设备采用炉具。
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| CN108529582A (zh) * | 2018-03-28 | 2018-09-14 | 纽迈（常州）新材料有限公司 | 一种正磷酸铁的清洁生产方法 |
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