本發(fā)明涉及一種以泥磷制取純磷的方法,屬于固體廢棄物再利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
磷化工是云南省的支柱產(chǎn)業(yè),隨著資源的枯竭,以粗加工黃磷為主要輸出產(chǎn)品的生產(chǎn)模式受到挑戰(zhàn),向精細化工發(fā)展是必由之路;越來越高的環(huán)保要求,使得電爐法黃磷生產(chǎn)工藝受到詬病,目前不少于15%的廢渣產(chǎn)生量需要大體積泥磷池水封積存,帶來極大的安全隱患。
泥磷主要是爐塵與單質(zhì)磷的混合物,一般含磷約5%-40%,其它雜質(zhì)的主要成分為sio2、cao、c、fe2o3、al2o3等。專利cn102502545a提出了一種回收泥磷中的磷的方法,以泥磷、水和堿混合加熱攪拌,得到工業(yè)級次磷酸鈉和高濃度的磷化氫氣體。
磷化氫無色、有劇毒,具有強還原性,是磷化工尾氣的主要成分之一。專利cn101811682a提出用硝酸鹽催化氧化磷化氫氣體被過氧化氫溶液吸收,主要屬于廢氣凈化處理技術(shù),所得產(chǎn)物次磷酸鈉的純度較低。專利cn101219381b提出用co-b合金催化可使得磷化氫的分解溫度由800-1000℃降低至470℃并制得純磷。
純磷p4在電子、醫(yī)藥等高科技領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用,如晶片生產(chǎn)過程中清洗的電子級磷酸、作為擴散添加劑用于硅半導(dǎo)體材料的制作等。
采用以泥磷與堿反應(yīng)產(chǎn)生的粗制磷化氫為原料制取純磷的方法,因為氣體中沒有鐵、鋁、鉛、硫、銅等不純物,顯然比用精煉粗制黃磷的方法更容易得到高純度。綜上所述,以泥磷為原料生產(chǎn)高價值的純磷,是治理泥磷的優(yōu)質(zhì)方法。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明提供了一種以泥磷制取純磷的方法,以用于消耗黃磷生產(chǎn)過程固體廢棄物泥磷,消除了泥磷池的安全隱患,并可制得高純度的磷。
本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種以泥磷制取純磷的方法,以泥磷:水:堿的摩爾比按1:(100-130):(2.8-5.4)混合,進行加熱攪拌反應(yīng),產(chǎn)生的氣體經(jīng)氮氣載氣進入催化固定床,在fe、ni或co的非晶態(tài)合金的任一種催化劑作用下或其負載在任一種載體碳納米管、黑磷、活性碳、沸石、tio2上的催化劑作用下分解成為純磷。
所述以泥磷制取純磷的方法的具體步驟如下:
step1、混料;泥磷:水:堿的摩爾比按1:(100-130):(2.8-5.4)混合,加熱在75-90℃進行攪拌反應(yīng);
step2、氣體處理;通過緩沖瓶收集氣體,經(jīng)緩沖、洗氣、干燥,進入催化固定床;
step3、收集純磷,反應(yīng)經(jīng)(5.5-6.5)h,在捕集瓶中收集到純磷。
所述步驟step2中,反應(yīng)產(chǎn)生的磷化氫氣體在流速為10-100ml/min的氮氣吹載下,依次進行緩沖、洗氣、干燥,通過催化劑固定床后,在捕集瓶中收集純磷,其中催化劑用量0.1-0.8g,反應(yīng)溫度為300-600℃。
所述步驟step1中,堿為氫氧化鈣(naoh)和氫氧化鈉(ca(oh)2)且配比為(5-10):1。
所述步驟step2中,反應(yīng)產(chǎn)生的磷化氫氣體經(jīng)緩沖瓶收集后,利用80-90%的濃磷酸溶液洗滌去雜質(zhì),然后進入u型冷卻管,進一步去除顆粒物雜質(zhì)并冷卻;除雜冷卻后的氣體進入干燥塔,干燥水汽。
所述步驟step3中,捕集瓶中裝去離子水;且用過氧化氫、溴化硝酸或次氯酸鈉溶液對尾氣中未分解的磷化氫進行吸收。
本發(fā)明的有益效果是:1.將水封積存的泥磷變成了純磷,危險廢物變成了高價值的磷化工產(chǎn)物。2.生產(chǎn)工藝簡單,成本較低。3.催化劑穩(wěn)定性好,分解溫度低。4.產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,不污染環(huán)境、無腐蝕,易于實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。
具體實施方式
實施例1:一種以泥磷制取純磷的方法,所述以泥磷制取純磷的方法的具體步驟如下:
step1、混料;泥磷:水:堿的摩爾比按1:100:2.8混合,加熱在75℃進行攪拌反應(yīng);
step2、氣體處理;通過緩沖瓶收集氣體,將反應(yīng)產(chǎn)生的磷化氫氣體在流速為60ml/min的氮氣吹載下,依次進行緩沖、洗氣、干燥,進入催化床;
step3、收集純磷,反應(yīng)經(jīng)5.5h,在捕集瓶中收集到純磷。
實施例2:一種以泥磷制取純磷的方法,所述以泥磷制取純磷的方法的具體步驟如下:step1、混料;泥磷:水:堿的摩爾比按1:115:4.3混合,加熱在80℃進行攪拌反應(yīng);
step2、氣體處理;通過緩沖瓶收集氣體,通過緩沖瓶收集氣體,將反應(yīng)產(chǎn)生的磷化氫氣體在流速為60ml/min的氮氣吹載下,依次進行緩沖、洗氣、干燥,進入催化床;
step3、收集純磷,反應(yīng)經(jīng)6h,在捕集瓶中收集到純磷。
實施例3:一種以泥磷制取純磷的方法,所述以泥磷制取純磷的方法的具體步驟如下:step1、混料;泥磷:水:堿的摩爾比按1:130:5.4混合,加熱在90℃進行攪拌反應(yīng);
step2、氣體處理,通過緩沖瓶收集氣體,將反應(yīng)產(chǎn)生的磷化氫氣體在流速為60ml/min的氮氣吹載下,依次進行緩沖、洗氣、干燥,進入催化床;
step3、收集純磷,反應(yīng)經(jīng)6.5h,在捕集瓶中收集到純磷。
實施例4:一種以泥磷制取純磷的方法,所述以泥磷制取純磷的方法的具體步驟如下:
step1、混料;泥磷:水:堿的摩爾比按1:100:2.8混合,加熱在75℃進行攪拌反應(yīng);堿為氫氧化鈣(naoh)和氫氧化鈉(ca(oh)2)且配比為5:1
step2、反應(yīng)產(chǎn)生的磷化氫氣體在流速為10ml/min的氮氣吹載下,依次進行緩沖、洗氣、干燥,通過催化劑固定床后,在捕集瓶中收集純磷,其中催化劑用量0.1g,反應(yīng)溫度為300℃;
step3、收集純磷,反應(yīng)經(jīng)5.5h,在捕集瓶中收集到純磷。
所述步驟step2中,反應(yīng)產(chǎn)生的磷化氫氣體經(jīng)緩沖瓶收集后,利用80-90%的濃磷酸溶液洗滌去雜質(zhì),然后進入u型冷卻管,進一步去除顆粒物雜質(zhì)并冷卻;除雜冷卻后的氣體進入干燥塔,干燥水汽。
所述步驟step3中,捕集瓶中裝去離子水;且用過氧化氫、溴化硝酸或次氯酸鈉溶液對尾氣中未分解的磷化氫進行吸收。
實施例5:一種以泥磷制取純磷的方法,所述以泥磷制取純磷的方法的具體步驟如下:step1、混料;泥磷:水:堿的摩爾比按1:115:4.3混合,加熱在80℃進行攪拌反應(yīng);堿為氫氧化鈣(naoh)和氫氧化鈉(ca(oh)2)且配比為10:1
step2、反應(yīng)產(chǎn)生的磷化氫氣體在流速為100ml/min的氮氣吹載下,依次進行緩沖、洗氣、干燥,通過催化劑固定床后,在捕集瓶中收集純磷,其中催化劑用量0.8g,反應(yīng)溫度為600℃;
step3、收集純磷,反應(yīng)經(jīng)6h,在捕集瓶中收集到純磷。
所述步驟step2中,反應(yīng)產(chǎn)生的磷化氫氣體經(jīng)緩沖瓶收集后,利用80-90%的濃磷酸溶液洗滌去雜質(zhì),然后進入u型冷卻管,進一步去除顆粒物雜質(zhì)并冷卻;除雜冷卻后的氣體進入干燥塔,干燥水汽。
所述步驟step3中,捕集瓶中裝去離子水;且用過氧化氫、溴化硝酸或次氯酸鈉溶液對尾氣中未分解的磷化氫進行吸收。
實施例6:一種以泥磷制取純磷的方法,所述以泥磷制取純磷的方法的具體步驟如下:step1、混料;泥磷:水:堿的摩爾比按1:130:5.4混合,加熱在90℃進行攪拌反應(yīng);堿為氫氧化鈣(naoh)和氫氧化鈉(ca(oh)2)且配比為8:1
step2、反應(yīng)產(chǎn)生的磷化氫氣體在流速為60ml/min的氮氣吹載下,依次進行緩沖、洗氣、干燥,通過催化劑固定床后,在捕集瓶中收集純磷,其中催化劑用量0.5g,反應(yīng)溫度為400℃;
step3、收集純磷,反應(yīng)經(jīng)6.5h,在捕集瓶中收集到純磷。
所述步驟step2中,反應(yīng)產(chǎn)生的磷化氫氣體經(jīng)緩沖瓶收集后,利用80-90%的濃磷酸溶液洗滌去雜質(zhì),然后進入u型冷卻管,進一步去除顆粒物雜質(zhì)并冷卻;除雜冷卻后的氣體進入干燥塔,干燥水汽。
所述步驟step3中,捕集瓶中裝去離子水;且用過氧化氫、溴化硝酸或次氯酸鈉溶液對尾氣中未分解的磷化氫進行吸收。
實施例7:一種以泥磷制取純磷的方法,取平均磷含量為25.9%的黃磷生產(chǎn)廠家的泥磷10g,按照泥磷:水:堿的質(zhì)量比為1:110:3.6,氫氧化鈉與氫氧化鈣配比為5:1,在反應(yīng)釜中85℃進行攪拌混合反應(yīng)。反應(yīng)所得氣體在流速為20ml/min的氮氣吹載下,進入緩沖瓶、除雜瓶、干燥塔后,進入催化劑固定床,co-p/bp催化劑用量為0.21g,催化溫度為450℃,反應(yīng)時間為6h。產(chǎn)物白磷在捕集瓶中收集得到,純度達到99.99%。
實施例8:一種以泥磷制取純磷的方法,取平均磷含量為54.6%的黃磷生產(chǎn)廠家的泥磷10g,按照泥磷:水:堿的質(zhì)量比為1:105:4.5,氫氧化鈉與氫氧化鈣配比為5:1,在反應(yīng)釜中80℃進行攪拌混合反應(yīng)。反應(yīng)所得氣體在流速為10ml/min的氮氣吹載下,進入緩沖瓶、除雜瓶、干燥塔后,進入催化劑固定床,co-b/hnts催化劑用量為0.25g,催化溫度為470℃,反應(yīng)時間為6h。所得產(chǎn)物白磷在捕集瓶中收集,純度達到99.99%。
上面對本發(fā)明的具體實施方式作了詳細說明,但是本發(fā)明并不限于上述實施方式,在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi),還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。