本發(fā)明屬于磷化工生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種磷酸生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的固體廢棄物磷石膏的精制方法及裝置。
背景技術(shù)：
磷石膏是我國磷化工生產(chǎn)中最主要的工業(yè)副產(chǎn)品，是磷肥企業(yè)在生產(chǎn)過程中排出的以二水硫酸鈣為主要成分的沉淀物。每生產(chǎn)一噸P2O5 就要排放4.5～5.5噸磷石膏，顏色呈灰色或微黃色，pH值在2至4之間，化學(xué)成分比較復(fù)雜。
目前，我國磷石膏年排放量5000萬噸，基本采用堆存處理，累計排放量超過2億噸。其中湖北地區(qū)副產(chǎn)磷石膏達(dá)到1800萬噸。而我國磷石膏資源化綜合利用率還不到 10％，其中湖北目前利用約80萬噸左右，利用率不到5%。目前絕大部分磷石膏露天堆置，不僅侵占大片土地，且可溶性磷和氟等隨雨水浸出，引起土壤、水系的嚴(yán)重污染，給人類的生存環(huán)境造成了危害。
磷石膏的深加工利用取決于磷石膏的純度、雜質(zhì)含量、白度等要求，單一的方法很難達(dá)到精制磷石膏的目的，不能滿足磷石膏的深加工需求，國內(nèi)磷石膏利用有一定的發(fā)展，但受限于磷石膏雜質(zhì)含量高，純度低的特點(diǎn)，難以開發(fā)利用。傳統(tǒng)的磷石膏預(yù)處理方法為常規(guī)水洗法，一般存在效率偏低、水洗廢水容易造成二次污染等問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的提供一種磷石膏精制的方法及裝置，解決環(huán)境污染問題，具有技術(shù)水平高、產(chǎn)業(yè)化風(fēng)險小、市場應(yīng)用廣泛的特點(diǎn)。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種磷石膏精制的方法，具體步驟為：
1）將磷石膏進(jìn)行干式破碎，破碎至尺寸為30~75mm；然后進(jìn)行濕式破碎，再進(jìn)行篩分，細(xì)度在2mm以下的備用，細(xì)度在2mm以上的再次進(jìn)行濕式破碎；
2）將步驟1）得到的2mm以下磷石膏與洗滌藥劑進(jìn)行中和，使PH值達(dá)到中性，同時進(jìn)行加溫攪拌；洗滌中和之后的磷石膏經(jīng)過旋流分離，旋流分離出的細(xì)料進(jìn)行沉淀即可得到精制磷石膏；旋流分離出的粗料進(jìn)入重力分離器，通過重力分離器去除含金屬氧化物的雜質(zhì)，得到精制磷石膏。
進(jìn)一步地，所述的洗滌藥劑為氧化鈣與水按重量比1:4-6進(jìn)行配制。
優(yōu)選的方案中，所述的洗滌藥劑為硫酸、液氨、水、環(huán)己烷按重量比1.1：0.38：1：0.1進(jìn)行混合制得。
進(jìn)一步地，所述每噸磷石膏加入12-16升洗滌藥劑。
進(jìn)一步地，所述的磷石膏是陳化半年以上磷石膏，其水分小于10wt%。
進(jìn)一步地，所述的濕式破碎、篩分及洗滌中和過程中需要加水，加水量以磷石膏計分別為1、1.5及0.2m3/t，旋流分離出的細(xì)料沉淀后的水返回上述加水環(huán)節(jié)循環(huán)使用。
進(jìn)一步地，旋流分離出的細(xì)料沉淀后的水返回到濕式破碎環(huán)節(jié)循環(huán)使用。
本發(fā)明還涉及采用所述的方法進(jìn)行磷石膏精制的裝置，包括依次設(shè)置的干式破碎機(jī)、濕式破碎機(jī)、混合槽和旋流分離設(shè)備；旋流分離設(shè)備連接有重力分離器及沉淀槽。
該磷石膏精制裝置還包括洗滌劑配制槽，其通過泵及管道連接至混合槽；還配有料斗，其通過皮帶機(jī)連接干式破碎機(jī)；干式破碎機(jī)與濕式破碎機(jī)之間也設(shè)有皮帶機(jī)。
所述旋流分離設(shè)備為螺旋旋流器。
本發(fā)明的有益效果：
1）由于磷石膏具有一定粘性，通過采用濕式破碎步驟，可將磷石膏礦漿破碎細(xì)度到2mm?？筛纳朴不w的孔隙率，提高后續(xù)產(chǎn)品的強(qiáng)度，同時利于磷石膏中雜質(zhì)的去除；針對磷石膏中的不溶性金屬雜質(zhì)，通過將磷石膏粉碎成細(xì)小顆粒，由于雜質(zhì)顆粒和磷石膏顆粒粒徑不一樣，通過旋流分離和重力分離可達(dá)到分離的目的。
2）采用洗滌藥劑進(jìn)行中和，具有吸附能力，將可溶性雜質(zhì)吸附成沉淀或通過配合耦合作用，吸附在固相中，通過后續(xù)的旋流分離和重力分離，能夠快速有效的去除磷石膏中的雜質(zhì)，而且采用氧化鈣加水配制，現(xiàn)配現(xiàn)用，能夠充分利用CaO加水制取Ca(OH)2時的反應(yīng)熱，減少磷石膏礦漿礦液混合槽加溫攪拌需要的蒸汽用量，降低成本。
3）采用有機(jī)溶液作為洗滌藥劑進(jìn)行中和時，在硫酸體系中將二水硫酸鈣分解為無水硫酸鈣，同時采用非極性有機(jī)溶劑高效萃取不可溶雜質(zhì)，可獲得高純、高白無水硫酸鈣；水溶性雜質(zhì)去除率可達(dá)到80%以上，非水溶性雜質(zhì)去除率可達(dá)到45%以上。
4）傳統(tǒng)方案中，磷石膏處理的技術(shù)瓶頸主要為洗滌水的用量大，環(huán)保壓力大，難以推廣應(yīng)用，而本發(fā)明洗滌水可循環(huán)利用，無廢水排放，
本發(fā)明采用物理粉碎、化學(xué)中和及重力分離技術(shù)，工藝路線短、成本低廉，污水可循環(huán)利用，降低了污水處理費(fèi)用，最大限度地降低了處理成本。能夠解決制約磷石膏深加工的技術(shù)瓶頸，解決制約磷化工發(fā)展的環(huán)保污染問題，促進(jìn)我國磷化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
附圖說明
圖1是磷石膏精制的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例表述的范圍。
實(shí)施例1：
一種磷石膏精制的方法，具體步驟為：
1）將磷石膏進(jìn)行干式破碎，破碎至尺寸為30~75mm；然后進(jìn)行濕式破碎，再進(jìn)行篩分，細(xì)度在2mm以下的備用，細(xì)度在2mm以上的再次進(jìn)行濕式破碎；
2）將步驟1）得到的2mm以下磷石膏與洗滌藥劑進(jìn)行中和，使PH值達(dá)到中性，同時進(jìn)行加溫攪拌；洗滌中和之后的磷石膏經(jīng)過旋流分離，旋流分離出的細(xì)料進(jìn)行沉淀即可得到精制磷石膏；旋流分離出的粗料進(jìn)入重力分離器，通過重力分離器去除含金屬氧化物的雜質(zhì)，得到精制磷石膏。
所用的洗滌藥劑為氧化鈣與水按重量比1:4-6進(jìn)行配制，且每噸磷石膏加入15升洗滌藥劑。洗滌中和時升溫至80攝氏度左右。通過檢測，該雜質(zhì)去除率可達(dá)到65%以上。
實(shí)施例2：
一種磷石膏精制的方法，具體步驟為：
1）將磷石膏進(jìn)行干式破碎，破碎至尺寸為30~75mm；然后進(jìn)行濕式破碎，再進(jìn)行篩分，細(xì)度在2mm以下的備用，細(xì)度在2mm以上的再次進(jìn)行濕式破碎；
2）將步驟1）得到的2mm以下磷石膏與洗滌藥劑進(jìn)行中和，使PH值達(dá)到中性，同時進(jìn)行加溫攪拌；洗滌中和之后的磷石膏經(jīng)過旋流分離，旋流分離出的細(xì)料進(jìn)行沉淀即可得到精制磷石膏；旋流分離出的粗料進(jìn)入重力分離器，通過重力分離器去除含金屬氧化物的雜質(zhì)，得到精制磷石膏。
所述的洗滌藥劑為硫酸、液氨、水、環(huán)己烷按重量比1.1：0.38：1：0.1進(jìn)行混合制得。
對采用上述方法進(jìn)行精制前與進(jìn)行精制后的磷石膏中的雜質(zhì)進(jìn)行對比，具體數(shù)據(jù)見表1。
表1
可見，采用有機(jī)溶液對磷石膏原料除雜工藝可實(shí)現(xiàn)硅、氟、磷等雜質(zhì)高效脫除，萃取介質(zhì)高效循環(huán)，磷、氟、鋁雜質(zhì)富集回收。精制提純后重金屬含量大幅減少，磷含量減少，白度增加，平均粒徑由一定程度的減小，水溶性雜質(zhì)去除率可達(dá)到80%以上。非水溶性雜質(zhì)去除率可達(dá)到45%以上。
優(yōu)選的方案中，待精制的磷石膏選擇是陳化半年以上磷石膏，其水分小于10wt%。
優(yōu)選的方案中，所述的濕式破碎、篩分及洗滌中和過程中需要加水，加水量以磷石膏計分別為1、1.5及0.2m3/t，旋流分離出的細(xì)料沉淀后的水返回上述加水環(huán)節(jié)循環(huán)使用。
如圖1所示，一種磷石膏精制的裝置，包括依次設(shè)置的干式破碎機(jī)1、濕式破碎機(jī)2、混合槽3和旋流分離設(shè)備4；旋流分離設(shè)備4連接有重力分離器5及沉淀槽6。
進(jìn)一步地，該磷石膏精制裝置還包括洗滌劑配制槽，其通過泵及管道連接至混合槽3；還配有料斗7，其通過皮帶機(jī)連接干式破碎機(jī)1；干式破碎機(jī)與濕式破碎機(jī)之間也設(shè)有皮帶機(jī)。
進(jìn)一步地，所述旋流分離設(shè)備4為螺旋旋流器。螺旋旋流器工作原理：螺旋旋流器是一種利用流體壓力產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的裝置。當(dāng)磷石膏料漿以一定的速度進(jìn)入旋流器，遇到旋流器器壁后被迫作回轉(zhuǎn)運(yùn)動。由于所受的離心力不同，料漿中的固體粗顆粒所受的離心力大，能夠克服水力阻力向器壁運(yùn)動，并在自身重力的共同作用下，沿器壁螺旋向下運(yùn)動，細(xì)而小的顆粒大部分水則因所受的離心力小，未及靠近器壁即隨料漿做回轉(zhuǎn)運(yùn)動。在后續(xù)給料的推動下，料漿繼續(xù)向下和回轉(zhuǎn)運(yùn)動，于是粗顆粒繼續(xù)向周邊濃集，而細(xì)小顆粒則停留在中心區(qū)域，顆粒粒徑由中心向器壁越來越大，形成分層排列。隨著料漿從旋流器的柱體部分流向錐體部分，流動斷面越來越小，在外層料漿收縮壓迫之下，含有大量細(xì)小顆粒的內(nèi)層料漿不得不改表方向，轉(zhuǎn)而向上運(yùn)動，形成內(nèi)旋流，自溢流管排出，成為溢流，而粗大顆粒則繼續(xù)沿器壁螺旋向下運(yùn)動，形成外旋流，最終由底流口排出，成為沉漿。
所采用的重力分離器的工作原理：利用重力密度差即重力場中的重度差來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)料漿進(jìn)入分離器后沖擊入口轉(zhuǎn)換裝置。該沖擊使得動量突然變化，并在重力的作用下，使磷石膏料漿中的重金屬落向分離器的底部，并進(jìn)入重力沉降段。
所采用的濕式破碎機(jī)基本工作原理：電動機(jī)帶動轉(zhuǎn)子在破碎腔內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)。物料自上部給料口給入機(jī)內(nèi)，受高速運(yùn)動的錘子的打擊、沖擊、剪切、研磨作用而粉碎。在轉(zhuǎn)子下部，設(shè)有篩板、粉碎物料中小于篩孔尺寸的粒級通過篩板排出，大于篩孔尺寸的粗粒級阻留在篩板上繼續(xù)受到錘子的打擊和研磨，最后通過篩板排出機(jī)外。