CN215924780U

CN215924780U - 含氟、磷废渣的处理装置

Info

Publication number: CN215924780U
Application number: CN202120849753.5U
Authority: CN
Inventors: 苟海鹏; 陈学刚; 裴忠冶; 代文彬; 祁永峰; 陈宋璇; 李明川
Original assignee: China ENFI Engineering Corp
Current assignee: China ENFI Engineering Corp
Priority date: 2021-04-23
Filing date: 2021-04-23
Publication date: 2022-03-01
Anticipated expiration: 2031-04-23

Abstract

本实用新型提供了一种含氟、磷废渣的处理装置。该装置包括：混料单元、熔炼单元及水淬单元，混料单元用于将含氟磷废渣、水淬渣及辅料进行混料，形成混合料；熔炼单元包括熔炼设备，熔炼设备与混料单元连通，用于将混合料进行熔炼，得到液态熔融渣；水淬单元与熔炼单元连通，用于将液态熔融渣进行水淬处理，得到非晶玻璃渣。通过采用高温熔融固化工艺，将待处理废渣经混料单元进行混合得到混合料后，将混料单元与熔炼单元连通，便于将混合料在熔炼设备中熔炼成液态熔融渣，进而经水淬单元进行水淬处理，即可得到非晶玻璃渣。该装置的处理工艺简单，对物料粒度无要求，无需破碎等处理，工艺结构简单，适合在工业上进行废渣的大规模处理。

Description

含氟、磷废渣的处理装置

技术领域

本实用新型涉及废渣处理领域，具体而言，涉及一种含氟、磷废渣的处理装置。

背景技术

废旧锂离子电池主要由正极、负极、隔膜、电解液和外包装等组成，其中电解液主要由有机溶剂和电解质LiPF₆组成。目前，常见的废旧电池回收预处理工艺中包括放电、破碎、分选、热解处理等，在这些预处理的过程中，电解质LiPF₆会转变为含氟、磷的废气(HF、LiF、PF₅、POF₃)，通常采用碱吸收(或Ca(OH)₂喷淋工艺)处理含氟废气和含磷废气，最终将废液蒸干处理后得到含F、P的废渣，主要成分为Ca(OH)₂、CaF₂、Ca₃(PO4)₂。

目前铅锌厂处理铅精矿、铅锌复合矿、锌浸出渣时大多采用烟化炉处理工艺，将矿物中的锌还原挥发后可以得到由FeO-CaO-SiO₂为主要成分的水淬渣，这部分水淬渣产量大，通常用作建筑材料。

现有技术公开了一种含氟固体废渣的安全处置方法，该方法先通过向含氟固体废渣中加入钙化合物，利用含氟固体废渣中的成分氟离子，与加入钙化合物中的钙离子形成难溶于水的化合物氟化钙，使含氟固体废渣中游离的氟离子大量减少，避免了现有技术中含氟固体废渣中的氟离子含量大，容易溶于土壤和地下水中形成污染；接着，固化剂的加入，起到了粘结含氟固体废渣的作用，同时，在含氟固体废渣的表面形成一层低渗透物质限制了含氟固体废渣中有害成分主要是氟离子的转移，同样避免了土壤和地下水的污染。然而，该方法存在以下问题：(1)含氟固体废渣和钙化合物的反应属于固固反应，该化学反应受限于颗粒物之间的接触，很难实现含氟废渣的完全转化。(2)即使加入固化剂，很难保证形成的低渗透物质能够全部包裹住含氟固体废渣。(3)该方法中还提及向混合物中喷洒锌化合物的20wt％的溶液，该溶液中重新混入F离子会形成含氟废液，进一步污染环境。(4)该工艺对物料的粒度也有要求，要求含氟固体废渣的粒度小于或者等于50mm，需要对含氟固废进行破碎处理。

因此，仍需要对现有技术中进行无害化处理，以进一步提高处理的无害化程度。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种含氟、磷废渣的处理装置，以进一步提高处理的无害化程度。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种含氟、磷废渣的处理装置，该装置包括：混料单元、熔炼单元及水淬单元，混料单元用于将含氟磷废渣、水淬渣及辅料进行混料，形成混合料；熔炼单元包括熔炼设备，熔炼设备与混料单元连通，用于将混合料进行熔炼，得到液态熔融渣；水淬单元与熔炼单元连通，用于将液态熔融渣进行水淬处理，得到非晶玻璃渣。

进一步地，混料单元包括：混料设备，混料设备包括：含氟磷废渣入口，与废渣存储设备连通；水淬渣口，与水淬渣存储设备连通；辅料入口，辅料入口与辅料存储设备连通；混料出口，混料出口与熔炼设备连通。

进一步地，辅料存储设备为石英砂存储设备、石灰石存储设备、白云石存储设备及方解石存储设备中的任意一种或多种。

进一步地，熔炼设备为熔炼炉或电炉。

进一步地，熔炼炉为底吹炉、顶吹炉或侧吹炉。

进一步地，熔炼设备的设置温度为1200～1500℃。

进一步地，水淬单元包括供水设备，供水设备的水出口与熔炼设备连通。

进一步地，供水设备的供水量按照与液态熔融渣质量比5～10:1的比例进行供应。

应用本实用新型的技术方案，本申请的含氟、磷废渣的处理装置，通过采用高温熔融固化工艺，将待处理废渣经混料单元进行混合得到混合料后，将混料单元与熔炼单元连通，便于将混合料在熔炼设备中熔炼成液态熔融渣，进而经水淬单元进行水淬处理，即可得到非晶玻璃渣。该装置的处理工艺简单，对物料粒度无要求，无需破碎等处理，工艺结构简单，适合在工业上进行废渣的大规模处理。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的优选实施例的对含氟磷废渣的处理装置的结构示意图；

图2示出了根据本发明的实施例1中对含氟磷废渣处理后得到水淬渣的XRD图谱；

图3示出了根据本发明的实施例2中对含氟磷废渣处理后得到水淬渣的XRD图谱。

上述附图包括如下附图标记：

10、混料单元；20、熔炼单元；30、水淬单元。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本实用新型。

如背景技术所提到的，现有技术对含氟磷废渣无害化处理的程度并不完全，为进一步提高此类废渣的无害化处理程度，在本申请一种典型的实施方式中，提供了一种含氟、磷废渣的处理装置，如图1所示，该装置包括：混料单元10，用于将含氟磷废渣、水淬渣及辅料进行混料，形成混合料；熔炼单元20，包括熔炼设备，熔炼设备与混料单元10连通，用于将混合料进行熔炼，得到液态熔融渣；水淬单元30，水淬单元30与熔炼单元20连通，用于将液态熔融渣进行水淬处理，得到非晶玻璃渣。

本申请的含氟、磷废渣的处理装置，通过采用高温熔融固化工艺，将待处理废渣经混料单元进行混合得到混合料后，将混料单元与熔炼单元连通，便于将混合料在熔炼设备中熔炼成液态熔融渣，进而经水淬单元进行水淬处理，即可得到非晶玻璃渣。该装置的处理工艺简单，对物料粒度无要求，无需破碎等处理，工艺结构简单，适合在工业上进行废渣的大规模处理。

上述处理装置中，对原料含氟磷废渣与水淬渣并无特殊要求，可以以任何形式进行添加混料。比如，可以将混料单元与熔炼单元设置为同一单元，在同一熔炼设备中进行混料和熔炼。在本申请一种优选的实施例中，混料单元10包括：混料设备，混料设备包括：含氟磷废渣入口，与废渣存储设备连通；水淬渣口，与水淬渣存储设备连通；辅料入口，辅料入口与辅料存储设备连通；混料出口，混料出口与熔炼设备连通。在混料设备上分别设置上述三种原料的入口，便于按用量需求定量添加各种原料，比如可以在各物料的供应线路上设置计量装置，以实现物料提供的定量化和自动化。

在一种更优选的实施例中，上述混料设备与上述熔炼设备为同一设备，既可以实现对原料的熔融，又能减少反应装置，减少设备占地面积，降低企业成本。

上述处理装置中，辅料的主要作用是为了造渣，在本申请中辅料可以为石英砂、石灰石、白云石及方解石中的任意一种或多种。因此，辅料存储设备可以是石英砂存储设备、石灰石存储设备、白云石存储设备及方解石存储设备中的任意一种或多种。

为了方便对上述混合料进行加热熔融，在本申请一种优选的实施例中，上述熔炼设备可以是熔炼炉或电炉，控制熔炼设备的温度在1200～1500℃之间，能实现混合料的熔融。具体的熔炼设备不限，可以是底吹炉、顶吹炉或侧吹炉，只要能够用于将混合料熔融即可。

优选地，将熔炼设备的温度在1200～1500℃之间进行熔融处理，具体熔炼的时间长短根据物料状态而定，优选熔融时间为1～4小时，得到液态熔融渣。

在上述水淬单元中，为实现水淬处理，还包括供水设备，该供水设备的水出口与熔炼设备连通。将水与液态熔融渣按合适的比例进行水淬处理即可。在一种优选的实施例中，供水设备的供水量按照与液态熔融渣质量比为5～10:1的比例进行水淬处理，得到非晶玻璃渣。在该比例下，有助于得到更高比例的非晶玻璃渣，而非晶玻璃渣属于无害渣。

下面将结合具体的实施例来进一步说明本申请的有益效果。

实施例1

将含氟磷废渣、水淬渣和辅料置于混料单元进行混合均匀，混合后的物料成分为35.65％CaO，34.93％SiO₂，15.73％CaF₂，2.70％P₂O₅，10％FeO。

将混合后的物料加入侧吹熔化炉中进行高温熔融固化，反应温度为1300℃，反应时间为2h。冶炼后将高温熔渣放出，进入水淬单元进行水淬处理，水与渣质量比为6:1。对水淬渣进行XRD检测与毒性浸出检测，结果如图2和表1所示。

其中，图2为水淬渣XRD图谱，可以看到图谱中出现明显的馒头峰，说明该物相为非晶物相。表1为水淬渣的毒性浸出检测结果，可以看出其并不属于危险废弃物。

表1：

实施例2

将含氟磷废渣、水淬渣和辅料置于混料单元混合均匀，混合后的物料成分为19.39％CaO，29.38％SiO₂，10％CaF₂，3.03％P₂O₅，38.20％FeO。将混合后的物料加入侧吹熔化炉中进行高温熔融固化，反应温度为1400℃，反应时间为2h。冶炼后将高温熔渣放出，进入水淬单元进行水淬处理，水与渣质量比为7:1。对水淬渣进行XRD检测与毒性浸出检测，结果如图3和表2所示。

图3为水淬渣XRD图谱，可以看到图谱中出现明显的馒头峰，说明该物相为非晶物相。表2为水淬渣的毒性浸出检测结果，可以看出其并不属于危险废弃物。

表2：

实施例3

将含氟磷废渣、水淬渣和辅料置于混料单元混合均匀，混合后的物料成分为30.05％CaO，29.93％SiO₂，18.92％CaF₂，9.2％P₂O₅，11.9％FeO。将其加入侧吹熔化炉中进行高温熔融固化，反应温度为1500℃，反应时间为1h。冶炼后将高温熔渣放出，进入水淬单元进行水淬处理，水与渣质量比为10:1。对水淬渣进行XRD检测与毒性浸出检测，结果图谱中出现明显的馒头峰，说明该物相为非晶物相。

表3为水淬渣的毒性浸出检测结果，可以看出其并不属于危险废弃物。

表3：

实施例4

将含氟磷废渣、水淬渣和辅料置于混料单元混合均匀，混合后的物料成分为10.01％CaO，33.30％SiO₂，20％CaF₂，2.04％P₂O₅，34.65％FeO。将其加入侧吹熔化炉中进行高温熔融固化，反应温度为1200℃，反应时间为4h。冶炼后将高温熔渣放出，进入水淬单元进行水淬处理，水与渣质量比为5:1。对水淬渣进行XRD检测与毒性浸出检测，结果图谱中出现明显的馒头峰，说明该物相为非晶物相。

表4为水淬渣的毒性浸出检测结果，可以看出其并不属于危险废弃物。

表4：

从上述描述中可以看出，本申请的实施例通过以废治废的方法无害化处理含氟磷废渣和水淬渣，先将混料单元混合好的物料送入熔炼设备中进行高温熔炼使之形成液态熔融渣，然后再进入水淬单元进行水淬处理从而得到无害的水淬渣。该处理装置简单，且对物料粒度无要求，可直接进入高温炉进行熔炼，且所得废渣可以直接填埋，也可以进一步制作微晶玻璃。

本申请使用的是高温熔融固化工艺，冶炼过程中物料完全融化，高温熔体中的反应更加充分；水淬渣属于熟料，非常易熔，同时它还是一种很好的稀释剂，环保成本可控。而且，不需要对所有原料进行破碎处理，对粒度大小无要求，工艺流程短，适合进行工业化的大规模应用。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种含氟、磷废渣的处理装置，其特征在于，所述装置包括：

混料单元，用于将含氟磷废渣、水淬渣及辅料进行混料，形成混合料；

熔炼单元，包括熔炼设备，所述熔炼设备与所述混料单元连通，用于将所述混合料进行熔炼，得到液态熔融渣；

水淬单元，所述水淬单元与所述熔炼单元连通，用于将所述液态熔融渣进行水淬处理，得到非晶玻璃渣。

2.根据权利要求1所述的含氟、磷废渣的处理装置，其特征在于，所述混料单元包括：混料设备，所述混料设备包括：

含氟磷废渣入口，与废渣存储设备连通；

水淬渣口，与水淬渣存储设备连通；

辅料入口，所述辅料入口与辅料存储设备连通；

混料出口，所述混料出口与所述熔炼设备连通。

3.根据权利要求2所述的含氟、磷废渣的处理装置，其特征在于，所述辅料存储设备为石英砂存储设备、石灰石存储设备、白云石存储设备及方解石存储设备中的任意一种或多种。

4.根据权利要求1所述的含氟、磷废渣的处理装置，其特征在于，所述熔炼设备为熔炼炉或电炉。

5.根据权利要求4所述的含氟、磷废渣的处理装置，其特征在于，所述熔炼炉为底吹炉、顶吹炉或侧吹炉。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的含氟、磷废渣的处理装置，其特征在于，所述水淬单元包括供水设备，所述供水设备的水出口与所述熔炼设备连通。