磷酸脫砷渣的處理方法
【專利摘要】本發明公開了一種能夠將磷酸脫砷渣中的砷與其他有價金屬高效分離并分別進行回收利用的磷酸脫砷渣的處理方法，包括的步驟有：1）將磷酸脫砷渣加入工業窯爐并通入含氧氣體進行氧化焙燒，反應溫度控制為530－570℃；2）將上述反應產生的含有As2O3和SO2的高溫含塵爐氣通過保溫管道輸送至第一煙氣過濾器，所述第一煙氣過濾器采用耐高溫燒結無機多孔材料濾芯，經第一煙氣過濾器凈化后的爐氣含塵量為10－20mg/m3以下，并收得富集脫砷有價金屬的粉塵；3）將第一煙氣過濾器凈化后的爐氣送入間壁式換熱器，使爐氣溫度降低至150℃以下；4）將間壁式換熱器的出口爐氣送入第二煙氣過濾器，經第二煙氣過濾器凈化后的爐氣含塵量為10－20mg/m3以下，并收得富集As2O3的粉塵。
【專利說明】磷酸脫砷渣的處理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種磷酸脫砷渣的處理方法。
【背景技術】
[0002]磷酸的工業生產方法有兩大類，一類是熱法生產，制得的產品為熱法磷酸；另一類是濕法生產，制得的產品為濕法磷酸。無論是熱法磷酸還是濕法磷酸，都含有相當數量的砷，這些砷的存在對磷酸的應用危害很大，因此需要進行脫砷處理。硫化物沉淀脫砷是磷酸脫砷目前最常用的方法，其具體是將磷酸輸送到脫砷塔，然后在脫砷塔中加入P2S5脫砷劑，P2S5先與磷酸中的水反應，生成的H2S體再與H3AsO4發生反應，形成較穩定的As2S3沉淀，固液分離后達到磷酸脫砷目的，產生的廢渣為磷酸脫砷渣。長期以來，對磷酸脫砷渣都采用囤積貯存的方式處理，為了防止產生二次污染，還需對這些囤積貯存的磷酸脫砷渣采取水泥固化、浙青固化等固化處理技術。磷酸脫砷渣不僅含有有用的砷，同時又含有鉛、鉻、鎳等有價金屬，上述的囤積貯存既增加企業負擔，又造成資源浪費。
【發明內容】
[0003]本申請所要解決的技術問題是提供一種能夠將磷酸脫砷渣中的砷與其他有價金屬高效分離并分別進行回收利用的磷酸脫砷渣的處理方法，以充分發揮磷酸脫砷渣的利用價值。
[0004]本申請的磷酸脫砷渣的處理方法，所述磷酸脫砷渣是指對磷酸中加入硫化物脫砷劑進行脫砷反應后所獲得的含As2S3的固體分離物，該方法包括的步驟有:1)將磷酸脫砷渣加入工業窯爐并通入含氧氣體進行氧化焙燒，反應溫度控制為530 - 570°C，使As2S3與氧反應并充分轉化為As2O3和SO2氣體；2)將上述反應產生的含有As2O3和SO2的高溫含塵爐氣通過保溫管道輸送至第一煙氣過濾器，所述第一煙氣過濾器采用耐高溫燒結無機多孔材料濾芯，經第一煙氣過濾器凈化后的`爐氣含塵量為10 - 20mg/m3以下，并收得富集脫砷有價金屬的粉塵；3)將第一煙氣過濾器凈化后的爐氣送入間壁式換熱器，使爐氣溫度降低至150°C以下；4)將間壁式換熱器的出口爐氣送入第二煙氣過濾器，經第二煙氣過濾器凈化后的爐氣含塵量為10 - 20mg/m3以下，并收得富集As2O3的粉塵；5)將第二煙氣過濾器凈化后的SO2氣體回收并進行后續處理。
[0005]上述步驟I)的溫度條件能夠確保As2S3與氧反應并充分轉化為As2O3和SO2氣體，反應后As2O3在高溫下呈氣態，通過保溫管道輸送至第一煙氣過濾器進行過濾時，氣態的As2O3和SO2通過耐高溫燒結無機多孔材料濾芯，從第一煙氣過濾器排出后進入后續的間壁式換熱器，而與As2O3實現分離的有價金屬的粉塵被耐高溫燒結無機多孔材料濾芯攔截，最后沉降在第一煙氣過濾器底部的沉降室中，得到富集脫砷有價金屬的粉塵，這些脫砷有價金屬的粉塵可定時從第一煙氣過濾器排出，從而得到回收和利用；進入間壁式換熱器的爐氣溫度降低至150°C以下，從而使As2O3充分轉化為固體顆粒，經第二煙氣過濾器凈化后收得富集As2O3的粉塵，這些As2O3粉塵沉降在第二煙氣過濾器底部的沉降室中，可定時從第二煙氣過濾器排出，從而得到回收和利用，而第二煙氣過濾器排出的SO2氣體進一步回收并進行后續處理。可見，該磷酸脫砷渣的處理方法能夠將磷酸脫砷渣中的砷與其他有價金屬高效分離并分別進行回收，發揮了磷酸脫砷渣的價值。
[0006]上述處理方法中，在第一煙氣過濾器開始過濾前的初始階段，最好先向第一煙氣過濾器中注入預熱氣體，將第一煙氣過濾器中的燒結無機多孔材料濾芯預熱至150°C以上，然后再向其通入待過濾的高溫含塵爐氣；在第一煙氣過濾器的過濾運行期間，周期性對其燒結無機多孔材料濾芯進行反吹，反吹時，啟動反吹裝置向第一煙氣過濾器中注入溫度為1500C以上的反吹氣體，并將反吹氣體的壓力控制為0.4 — 0.8MPa。通過對第一煙氣過濾器中的燒結無機多孔材料濾芯進行預熱和高溫反吹，能夠保持燒結無機多孔材料濾芯的表面溫度，這樣，當待過濾的爐氣通過經過預熱或高溫反吹后的濾芯時，不會受到燒結無機多孔材料濾芯的冷卻而使As2O3遇冷析出As2O3顆粒,提高對磷酸脫砷洛中砷與其他有價金屬之間的分離效率；同時，預熱和高溫反吹還能夠防止燒結無機多孔材料濾芯的表面因結露形成糊狀濾餅，提高過濾效率；另外，高溫反吹時結合0.2 — 0.8MPa的反吹壓力時，對濾芯的反吹再生效果突出。
[0007]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明做進一步的說明、本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1為本申請磷酸脫砷渣的處理方法的工藝流程示意圖。
【具體實施方式】
[0009]如圖1所示，本申 請的磷酸脫砷渣的處理方法，所述磷酸脫砷渣是指對磷酸中加入硫化物脫砷劑進行脫砷反應后所獲得的含As2S3的固體分離物，該方法包括的步驟有:I)將磷酸脫砷渣加入工業窯爐100并通入含氧氣體進行氧化焙燒，反應溫度控制為530 -5700C，使As2S3與氧反應并充分轉化為As2O3和SO2氣體；2)將上述反應產生的含有As2O3和SO2的高溫含塵爐氣通過保溫管道輸送至第一煙氣過濾器200，所述第一煙氣過濾器200采用耐高溫燒結無機多孔材料濾芯220，經第一煙氣過濾器200凈化后的爐氣含塵量為10 -20mg/m3以下，并收得富集脫砷有價金屬的粉塵；3)將第一煙氣過濾器200凈化后的爐氣送入間壁式換熱器300，使爐氣溫度降低至150°C以下；4)將間壁式換熱器300的出口爐氣送入第二煙氣過濾器400，經第二煙氣過濾器400凈化后的爐氣含塵量為10 - 20mg/m3以下，并收得富集As2O3的粉塵；5)將第二煙氣過濾器400凈化后的SO2氣體回收并進行后續處理。
[0010]上述方法中，步驟I)的反應式為:902+2As2S3 — 2As203+6S02。工業窯爐100優選為回轉窯，也可以采用反射爐、電弧爐、澳斯麥特爐或艾薩熔煉爐等。步驟2)的第一煙氣過濾器200優選燒結FeAl基金屬間化合物多孔材料濾芯或燒結Fe3Al基金屬間化合物多孔材料濾芯，這種材料的高溫性能突出，非常適宜在400 - 600°C下的過濾。步驟3)的間壁式換熱器300可以采用空氣冷卻器、水冷卻器或余熱鍋爐，其中余熱鍋爐能夠對高溫氣體的熱量進行有效回收利用，建議優先選擇。步驟4)的第二煙氣過濾器400的工作溫度較低，目前多種氣體過濾濾芯均能夠勝任這樣的工作條件，常用的有燒結無機多孔材料濾芯(如燒結陶瓷多孔材料濾芯、燒結FeAl基金屬間化合物多孔材料濾芯)，一些有機膜材料(如聚四氟乙烯)或布袋。本申請建議第二煙氣過濾器400采用燒結無機多孔材料濾芯或布袋。步驟5)的凈化后的SO2氣體可以進一步用于制酸，也可以作其他用途。
[0011]作為對上述磷酸脫砷渣的處理方法的進一步改進，本申請還在第一煙氣過濾器200開始過濾前的初始階段，先向該第一煙氣過濾器200中注入預熱氣體，將第一煙氣過濾器200中的燒結無機多孔材料濾芯預熱至150°C以上，然后再向其通入待過濾的高溫含塵爐氣；在第一煙氣過濾器200的過濾運行期間，周期性對其燒結無機多孔材料濾芯進行反吹，反吹時，啟動反吹裝置向第一煙氣過濾器200中注入溫度為150°C以上的反吹氣體，并將反吹氣體的壓力控制為0.4 — 0.8MPa。具體方式如圖1所示，第一煙氣過濾器200連接有一用于向第一煙氣過濾器200提供其所需的預熱氣體、反吹氣體的供氣裝置211，該供氣裝置211經加熱器212后連接第一煙氣過濾器200的反吹裝置213，在向第一煙氣過濾器200中注入預熱氣體或反吹氣體時，均通過該反吹裝置213來實現。供氣裝置211可使用惰性氣體、干燥無油的壓縮氣體，壓縮空氣或氮氣等。
[0012]實施例1
[0013]某磷酸生產企業通過熱法生產初級磷酸，為了除去初級磷酸中的砷，故在生產工藝中設有脫砷塔，并在脫砷塔中加入P2S5與初級磷酸進行反應，最后生成較穩定的As2S3,從而達到脫砷的目的，脫砷塔中產生廢渣為本實施例所要處理磷酸脫砷渣。經檢驗，該磷酸脫砷渣中含有 As2S3I0.32%, Pbl.46mg/kg, Cr2.12mg/kg, Ni2.89mg/kg, Cd0.254mg/kg。現將該磷酸脫砷渣進行干燥處理后(含水量降至10%左右)，送入回轉窯進行氧化焙燒，如圖1所示，通過鼓風機500向回轉窯中通入空氣，依靠通氣速度與窯內檢測溫度聯控控制反應溫度，嚴格將反應溫度控制在530 - 570°C，從而使磷酸脫砷渣中的As2S3與氧反應并充分轉化為As2O3和SO2氣體；然后 再將高溫爐氣通入第一煙氣過濾器200，第一煙氣過濾器200具體采用燒結FeAl基金屬間化合物多孔材料濾芯，其過濾精度在0.5 μ m左右，初始過濾壓差2000Pa,通過該燒結FeAl基金屬間化合物多孔材料濾芯將第一煙氣過濾器200凈化后的爐氣含塵量控制在4~5mg/m3,在第一煙氣過濾器200過濾過程中,燒結FeAl基金屬間化合物多孔材料濾芯兩側的過濾壓差逐漸上升，當過濾壓差達到4000Pa (閥值)，啟動反吹裝置向第一煙氣過濾器200中注入常溫惰性反吹氣體，惰性反吹氣體的壓力控制為0.8MPa，反吹持續時間為0.5秒，反吹后過濾壓差能恢復到2500Pa左右；第一煙氣過濾器200凈化后的爐氣送入余熱鍋爐，使爐氣溫度降低至150°C，然后將余熱鍋爐的出口爐氣送入第二煙氣過濾器400，第二煙氣過濾器400同樣采用燒結FeAl基金屬間化合物多孔材料濾芯，其過濾精度在0.5 μ m左右，初始過濾壓差2000Pa，通過該燒結FeAl基金屬間化合物多孔材料濾芯將第二煙氣過濾器400凈化后的爐氣含塵量控制在4~5mg/m3，在第二煙氣過濾器400過濾過程中，依然周期性進行反吹操作。上述磷酸脫砷渣處理流程由第二煙氣過濾器400出口的風機600提供過濾動力，即整個系統為負壓過濾系統。經計算，實施例1對磷酸脫砷渣中砷的單獨回收率為86%。
[0014]實施例2
[0015]該磷酸脫砷渣與實施例1同。現將該磷酸脫砷渣進行干燥處理后(含水量降至10%左右)，送入回轉窯進行氧化焙燒，如圖1所示，通過鼓風機500向回轉窯中通入空氣，依靠通氣速度與窯內檢測溫度聯控控制反應溫度，嚴格將反應溫度控制在530 - 570°C，從而使磷酸脫砷渣中的As2S3與氧反應并充分轉化為As2O3和SO2氣體；在將回轉窯產生的高溫爐氣送入第一煙氣過濾器200前，先通過反吹裝置213向該第一煙氣過濾器200中注入惰性預熱氣體，將第一煙氣過濾器200中的燒結無機多孔材料濾芯預熱至150°C左右，然后再向其通入待過濾的高溫含塵爐氣；第一煙氣過濾器200具體采用燒結FeAl基金屬間化合物多孔材料濾芯，其過濾精度在0.5 μ m左右，初始過濾壓差2000Pa，通過該燒結FeAl基金屬間化合物多孔材料濾芯將第一煙氣過濾器200凈化后的爐氣含塵量控制在4~5mg/m3，在第一煙氣過濾器200過濾過程中，燒結FeAl基金屬間化合物多孔材料濾芯兩側的過濾壓差逐漸上升，當過濾壓差達到4000Pa，啟動反吹裝置向第一煙氣過濾器200中注入溫度為150°C左右的惰性反吹氣體，惰性反吹氣體的壓力控制為0.6MPa，反吹持續時間為0.5秒，反吹后過濾壓差恢復到2200Pa ;第一煙氣過濾器200凈化后的爐氣送入余熱鍋爐，使爐氣溫度降低至150°C，然后將余熱鍋爐的出口爐氣送入第二煙氣過濾器400，第二煙氣過濾器400同樣采用燒結FeAl基金屬間化合物多孔材料濾芯，其過濾精度在0.5 μ m左右，初始過濾壓差2000Pa,通過該燒結FeAl基金屬間化合物多孔材料濾芯將第二煙氣過濾器400凈化后的爐氣含塵量控制在4~5mg/m3，在第二煙氣過濾器400過濾過程中，依然周期性進行反吹操作。上述磷酸脫砷渣處理流程由第二煙氣過濾器400出口的風機600提供過濾動力，即整個系統為負壓過濾系統。經計算，實施例2對磷酸脫砷渣中砷的單獨回收率為91%。
[0016]實施例3
[0017]該磷酸脫砷渣與實施例1同。現將該磷酸脫砷渣進行干燥處理后(含水量降至10%左右)，送入回轉窯進行氧化焙燒，如圖1所示，通過鼓風機500向回轉窯中通入空氣，依靠通氣速度與窯內檢測溫度聯控控制反應溫度，嚴格將反應溫度控制在530 - 570°C，從而使磷酸脫砷渣中的As2S3與氧反應并充分轉化為As2O3和SO2氣體；在將回轉窯產生的高溫爐氣送入第一煙氣過濾器200前，先通過反吹裝置213向該第一煙氣過濾器200中注入惰性預熱氣體，將第一煙氣過濾器200中的燒結無機多孔材料濾芯預熱至200°C左右，然后再向其通入待過濾的高溫含塵爐氣；第一煙氣過濾器200具體采用燒結FeAl基金屬間化合物多孔材料濾芯，其過濾精度在0.5 μ m左右，初始過濾壓差2000Pa，通過該燒結FeAl基金屬間化合物多孔材料濾芯將第一煙氣過濾器200凈化后的爐氣含塵量控制在4~5mg/m3，在第一煙氣過濾器200過濾過程中，燒結FeAl基金屬間化合物多孔材料濾芯兩側的過濾壓差逐漸上升，當過濾壓差達到4000Pa，啟動反吹裝置向第一煙氣過濾器200中注入溫度為220°C左右的惰性反吹氣體，惰性反吹氣體的壓力控制為0.4MPa，反吹持續時間為0.5秒，反吹后過濾壓差基本恢復到 2000Pa ;第一煙氣過濾器200凈化后的爐氣送入余熱鍋爐，使爐氣溫度降低至150°C，然后將余熱鍋爐的出口爐氣送入第二煙氣過濾器400，第二煙氣過濾器400同樣采用燒結FeAl基金屬間化合物多孔材料濾芯，其過濾精度在0.5 μ m左右，初始過濾壓差2200Pa，通過該燒結FeAl基金屬間化合物多孔材料濾芯將第二煙氣過濾器400凈化后的爐氣含塵量控制在4~5mg/m3，在第二煙氣過濾器400過濾過程中，依然周期性進行反吹操作。上述磷酸脫砷渣處理流程由第二煙氣過濾器400出口的風機600提供過濾動力，即整個系統為負壓過濾系統。經計算，實施例3對磷酸脫砷渣中砷的單獨回收率為93%。
【權利要求】
1.磷酸脫砷渣的處理方法，所述磷酸脫砷渣是指對磷酸中加入硫化物脫砷劑進行脫砷反應后所獲得的含As2S3的固體分離物，該方法包括的步驟有:I)將磷酸脫砷渣加入工業窯爐(100)并通入含氧氣體進行氧化焙燒，反應溫度控制為530 - 570°C，使As2S3與氧反應并充分轉化為As2O3和SO2氣體；2)將上述反應產生的含有As2O3和SO2的高溫含塵爐氣通過保溫管道輸送至第一煙氣過濾器(200)，所述第一煙氣過濾器(200)采用耐高溫燒結無機多孔材料濾芯(220)，經第一煙氣過濾器(200)凈化后的爐氣含塵量為10 - 20mg/m3以下，并收得富集脫砷有價金屬的粉塵；3)將第一煙氣過濾器(200)凈化后的爐氣送入間壁式換熱器(300)，使爐氣溫度降低至150°C以下；4)將間壁式換熱器(300)的出口爐氣送入第二煙氣過濾器(400)，經第二煙氣過濾器(400)凈化后的爐氣含塵量為10 - 20mg/m3以下，并收得富集As2O3的粉塵；5)將第二煙氣過濾器(400)凈化后的SO2氣體回收并進行后續處理。
2.如權利要求1所述的磷酸脫砷渣的處理方法，其特征在于:在第一煙氣過濾器(200)開始過濾前的初始階段，先向第一煙氣過濾器(200)中注入預熱氣體，將第一煙氣過濾器(200)中的燒結無機多孔材料濾芯預熱至150°C以上，然后再向其通入待過濾的高溫含塵爐氣；在第一煙氣過濾器(200)的過濾運行期間，周期性對其燒結無機多孔材料濾芯進行反吹，反吹時，啟動反吹裝置向第一煙氣過濾器(200)中注入溫度為150°C以上的反吹氣體，并將反吹氣體的壓力控制為0.4 — 0.8MPa。
3.如權利要求1或2所述的磷酸脫砷渣的處理方法，其特征在于:所述間壁式換熱器(300)采用空氣冷卻器、水冷卻器或余熱鍋爐。
4.如權利要求1或2所述的磷酸脫砷渣的處理方法，其特征在于:所述第二煙氣過濾器(400)采用燒結無機多孔材料濾芯或布袋。
5.如權利要求1或2所述的磷酸脫砷渣的處理方法，其特征在于:第一煙氣過濾器(200)采用燒結FeAl基金屬間化合物多孔材料濾芯或燒結Fe3Al基金屬間化合物多孔材料濾芯。
【文檔編號】C01G28/00GK103663554SQ201310629043
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月30日 優先權日:2013年11月30日
【發明者】高麟, 汪濤, 樊彬 申請人:成都易態科技有限公司