一種磷鐵的回收利用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種磷鐵的回收利用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]過渡金屬磷化物兼具離子晶體、過渡金屬和共價(jià)固體的特性，從而表現(xiàn)出獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)。過渡金屬磷化物除了在油品中具有良好的加氫脫硫(HDS)、加氫脫氮(HDN)及加氫脫氧(HD0)活性之外，在選擇性催化加氫的催化反應(yīng)、抗腐蝕、污水處理和光催化降解等領(lǐng)域具有潛在的用途。其中，在相同的測試條件下，同類磷化物的活性順序是:Ni2P>WP>M〇P>C〇P>Fe2P。Ni2P具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、熱穩(wěn)性和機(jī)械強(qiáng)度，以及特殊的晶體結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的HDS催化性能，其催化活性可與貴金屬相媲美，但其成本卻比貴金屬低的多。對過渡金屬磷化物的制備及應(yīng)用是近年來的研究熱點(diǎn)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中一種過渡金屬磷化物的制備方法，是采用在溶劑熱體系中將鎳鹽和黃磷進(jìn)行固液反應(yīng)，過濾，洗滌，真空干燥后得到過渡金屬磷化物。一種鎳三磷(Ni3P)的合成方法，是通過將兩種金屬鹽進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行抽濾并在無氧氛圍下進(jìn)行退火處理，將半成品洗滌，烘干得到體相Ni3P。一種裂解汽油加氫精制的方法，是通過將金屬鹽和次亞磷酸鹽、助劑和絡(luò)合劑溶解浸漬載體，焙燒得到含有Ni2P物相的催化劑，活性組分是金屬鈷、鉬、鎳、鎢中的一種或多種金屬硫化物和Ni2P的復(fù)合催化劑，該催化劑活性高，穩(wěn)定性好，可將裂解汽油中的含硫化合物和烯烴基本全部轉(zhuǎn)化。一種鐵參雜磷化鎳催化劑的制備方法，是通過將鐵鹽、鎳鹽和尿素進(jìn)行水熱反應(yīng)，冷卻抽濾得到鐵鎳水滑石，再加入表面活性劑和磷酸攪拌，固液分離，洗滌，烘干得到鐵摻雜磷化鎳催化劑。
[0004]目前，金屬磷化物的制備方法包括:金屬和紅磷單質(zhì)直接化合、金屬鹵化物與膦(Na3P等)固態(tài)置換、金屬磷酸鹽還原、次磷酸鹽磷化法、磷化氫磷化法、溶劑熱合成法、低溫等離子還原法和有機(jī)金屬化合物分解等。在所有這些制備方法中，有的制備程序復(fù)雜，有的需要非常昂貴的原料，或者產(chǎn)生有毒的副產(chǎn)物造成磷化物污染。
[0005]同時(shí)，磷鐵是一種磷化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物，磷礦中含有少量鐵，在高溫下與礦石中的磷反應(yīng)生成磷化鐵。按每生產(chǎn)1 t黃磷副產(chǎn)磷鐵0.1~0.2 t估算，每年磷化工的磷鐵副產(chǎn)在30萬t以上，磷鐵是一種熱法制磷及鈣鎂磷肥等生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物。磷礦資源愈加枯竭，因此合理回收利用磷化工產(chǎn)生的大量磷鐵副產(chǎn)物便日漸重要。因此，開發(fā)一種能回收利用磷化工產(chǎn)生的大量磷鐵副產(chǎn)物又能解決金屬磷化物制備中技術(shù)問題的方法是非常必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種磷鐵的回收利用方法。
[0007]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，所述的磷鐵的回收利用方法包括以下具體步驟:
A、將原料磷鐵中加入氧化鈣，使原料磷鐵中的二氧化硅和氧化鈣的摩爾比為1:1~3,混勻、壓片后置入真空爐中，在真空度為l〇~30Pa，溫度為1200~1500°C條件下保溫30~60min，冷卻至室溫，得到上層渣樣棄去，收取下層產(chǎn)品a備用；
B、將下層產(chǎn)品a中加入鎳粉，配料重量比為:產(chǎn)品a:鎳粉=3~5:1，混勻、壓片后置入真空爐中，在爐內(nèi)壓強(qiáng)為l〇~l〇〇Pa，溫度為1000~1500°C條件下保溫30~60min，冷卻至室溫，得到磷化物總含量98%以上、Si% < 0.07%的磷鐵與磷鎳鐵的混合物。
[0008]磷鐵是磷化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的一種副產(chǎn)物，其成分較為復(fù)雜，磷鐵主要以FeP、Fe2P、Fe3P、Fe4P和FeP2等形式存在，通常ω (Fe) =50%?75%、ω (P) =18%?30%副產(chǎn)磷鐵中還含有微量的硅，主要以二氧化硅(Si02)的形式存在，ω (Si)=0.12%?5.20%。將磷化工副產(chǎn)磷鐵和氧化鈣(分析純)按比例混勻，使磷化工副產(chǎn)磷鐵中的二氧化硅和氧化鈣的摩爾比為1:1?3,壓片，放入真空爐內(nèi)，在爐內(nèi)壓強(qiáng)為10Pa?lOOPa，溫度為1200°C?1500°C條件下保溫30min?60min，降至室溫，取下層產(chǎn)品作為脫硅后的磷鐵，備用。通過加入適量的氧化鈣對磷鐵進(jìn)行脫硅處理，其分層效果明顯。經(jīng)檢測，上層渣樣主要成分是硅酸鈣(Ca2Si04)，丟棄。下層產(chǎn)物作為下一步摻雜鎳的脫硅后磷鐵(Fe2P)，其中Si% < 0.08%。再稱取10g?100g脫硅后的磷鐵和鎳粉(分析純)，其中加入鎳粉的量為2g?35g，混勻，壓片，放入真空爐內(nèi)，在爐內(nèi)壓強(qiáng)為l〇Pa?100Pa，，溫度為1000°C?1500°C條件下保溫30min?60min，降至室溫，經(jīng)檢測為磷鐵(Fe3P)與磷鎳鐵(FeNi2P)的混合物，磷化物總含量達(dá)到98%以上，其中Si% < 0.07%。此法為副產(chǎn)磷鐵進(jìn)行進(jìn)一步的回收利用提供了一個(gè)新思路。
[0009]本發(fā)明針對現(xiàn)有金屬磷化物制備方法的不足、磷礦資源的不斷枯竭以及磷化工的副產(chǎn)物合理利用中存在的技術(shù)問題，以磷化工的副產(chǎn)物磷鐵為原料制備金屬磷化物，為磷化工的副產(chǎn)物磷鐵進(jìn)行進(jìn)一步回收利用提供了新思路的同時(shí)解決了現(xiàn)有金屬磷化物制備方法的不足問題。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明工藝流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但不以任何方式對本發(fā)明加以限制，基于本發(fā)明教導(dǎo)所作的任何變換或替換，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0012]本發(fā)明所述的磷鐵的回收利用方法，包括以下具體步驟:
A、將原料磷鐵中加入氧化鈣，使原料磷鐵中的二氧化硅和氧化鈣的摩爾比為1:1~3,混勻、壓片后置入真空爐中，在真空度為l〇~30Pa，溫度為1200~1500°C條件下保溫30~60min，冷卻至室溫，得到上層渣樣棄去，收取下層產(chǎn)品a備用；
B、將下層產(chǎn)品a中加入鎳粉，配料重量比為:產(chǎn)品a:鎳粉=3~5:1，混勻、壓片后置入真空爐中，在爐內(nèi)壓強(qiáng)為l〇~l〇〇Pa，溫度為1000~1500°C條件下保溫30~60min，冷卻至室溫，得到磷化物總含量98%以上、Si% < 0.07%的磷鐵與磷鎳鐵的混合物。
[0013]所述的磷鐵是磷化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物。
[0014]所述的室溫為10~30°C。
[0015]A步驟中所述的壓片的厚度為直徑為25mm。
[0016]B步驟中所述的壓片的厚度為5mm ~ 15mm，直徑為25mm。
[0017]下面以具體實(shí)施案例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明:實(shí)施例1
磷鐵原料脫硅處理:按磷化工副產(chǎn)磷鐵中的硅(Si02%s 1.53%)和氧化鈣的摩爾比為1:1，稱取60g磷化工副產(chǎn)磷鐵和0.9g氧化鈣(分析純)，混勻，壓片，放入真空爐中，抽真空至10Pa?30Pa，升溫至1300°C保溫30mi