本技術涉及磷鐵資源回收利用，具體是一種回收電爐法黃磷副產物磷鐵的方法。

背景技術：

1、磷鐵渣是制磷工業(yè)的廢料，因生產原料和工藝條件的不同，成分較為復雜，含有大量的鐵元素和磷元素，其二者含量總和超過了80％。通常鐵的含量為50％～75％，磷的含量為18％～30％，此外還含有少量硅，主要以sio2的形式存在。電爐法生產黃磷過程中，每生產1噸黃磷，就伴隨有0.1～0.2噸磷鐵副產物生成。磷鐵除少部分被作為生產鋼鐵冶金及磷酸鹽的原料外，多以廢渣進行處理，不僅會占用大量土地，其中有害物質還會隨著雨水進入地下，從而對環(huán)境造成極大污染。

2、磷鐵資源化利用主要在新能源電極材料和前驅體的制備、磷酸鹽生產及合金冶煉行業(yè)得以應用。通過磷鐵制備磷酸鐵前驅體材料是磷鐵資源化利用的關注熱點，常用的制備方法可分為電解法、微波消解法和沉淀法三類。電解法制備的磷酸鐵結晶度好且工藝簡單，但該方法極大浪費了磷鐵中大量的磷元素，同時具有能耗大、產率低等特點。微波消解法則因其對設備要求較高，使其無法得以實現(xiàn)擴大生產。沉淀法作為目前技術發(fā)展較為成熟的工藝，具有工藝簡單、流程快、成本低、產品形貌粒徑可控等優(yōu)點，但該方法再生產過程中會產生大量有害廢液，使其生產面臨巨大的環(huán)保壓力。在化工領域中磷鐵也可作為磷酸氫二鈉和磷酸三鈉的生產原料，但由于磷鐵中多元的雜質存在極大限制其廣泛應用。此外，磷鐵最早在鋼鐵及合金冶煉中得以應用，如在某些特種鋼材中，磷元素的加入使得鋼在軋制過程中具有良好的韌性、避免表面產生裂紋。

3、目前，關于磷鐵資源綜合利用的文獻有一些，例如：

4、1、專利申請cn107792840b，公開了一種利用工業(yè)黃磷生產的副產物磷鐵制備磷酸鐵的方法，該方法采用氯酸鉀酸性溶液在80～95℃的條件下氧化浸取磷鐵6～8h，得到含鐵、磷酸根的水溶液，浸取分離的水溶液經凈化脫出雜質元素、堿溶液調節(jié)ph至中性，分離得到固體沉淀物，固體沉淀物用水調漿并用磷酸溶液反調ph至1～2，分離得到固體沉淀物，經洗滌、干燥及煅燒得到磷酸鐵；分離沉淀得到的溶液經蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶，分離得到氯化鈉產品?？梢姡搶＠暾堅诘谝徊窖趸鲞^程中濕法處理溫度較高，處理時間較長，且濕法處理會產生大量的有害廢液，后續(xù)處理難度大、成本高，環(huán)保壓力大。同時整個回收工藝需要經歷一系列的浸出、除雜、蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶等步驟，故將導致生產過程中目標組元損耗，增加多余副產物，同時還會加大能源消耗，且對設備抗腐蝕氧化要求也較高。

5、2、專利申請cn117735501a，公開了一種利用黃磷生產副產物磷鐵渣制備磷酸鐵的方法，該方法主要分為如下5各步驟：(1)粉碎處理：將所述磷鐵渣加入粉碎機進行破碎，并篩分得到所需物料；(2)氧化焙燒：將所述所需物料加入管式爐中，并通入空氣或氧氣進行焙燒得到爐渣和p2o5爐氣；(3)酸溶及沉淀處理：將所得爐渣進行酸溶處理，得磷、鐵混合液，混合液經過堿性溶液調節(jié)ph后得到fepo4·2h2o沉淀；(4)燒結處理：將所得產物fepo4·2h2o置于馬弗爐中，在一定的溫度下脫水生成產品fepo4；(5)噴淋攪拌：將所得p2o5爐氣進行熱噴淋攪拌處理，得到h3po4，所得h3po4可再返回酸溶步驟循環(huán)利用。可見，該專利申請在第一次氧化焙燒過程中，并未將磷得以完全回收；而在酸溶及沉淀處理過程中依然會有大量雜質存在，從而降低產品質量；并且該方法需進行氧化焙燒和燒結處理兩道工序，這極大增加了能源消耗及成本。

6、3、專利申請cn115535980a，公開了一種黃磷副產物磷鐵制備磷酸氫二鈉與氫氧化鐵的方法。該方法包括：硝酸浸取黃磷副產物磷鐵，過濾分離得到濾渣和濾液，向所述濾液中滴加堿性試劑至ph為3.5～4.5，在30℃～80℃條件下靜置30～60min，過濾濃縮結晶得到磷酸氫二鈉?？梢姡撋暾垖＠ㄟ^硝酸浸取磷鐵使得生產對設備要求較高，通過調節(jié)ph沉淀無法避免大量雜質的去除，同時整個過程還會產生大量的酸性廢液，對環(huán)境具有較大危害。

7、因此，如何有效的通過簡單高效的方法對磷鐵整體進行資源化利用，在簡化回收利用工序的同時極大可能得降低能耗，是成為磷鐵高效資源回收利用的關鍵性問題。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術中存在的上述技術問題，本技術提供一種回收電爐法黃磷副產物磷鐵的方法，包括以下步驟：

2、一種回收電爐法黃磷副產物磷鐵的方法，包括如下步驟：

3、(1)將磷礦與磷鐵、添加劑和少量水進行混合后，壓制成短柱體球團；

4、(2)將步驟(1)的短柱體球團送入立式淬火中進行高溫氧化焙燒；

5、(3)將步驟(2)恒溫焙燒后的樣品采用高溫取樣空冷的方法，即可獲得高品位焙燒磷礦球團。

6、進一步的，所述添加劑為二氧化硅。

7、進一步的，所述步驟(1)，其中磷礦、磷鐵和添加劑按照以下重量份配比混合：磷礦100份、磷鐵5～8份、添加劑45～50份。

8、進一步的，所述壓制成短柱體球團，是先將磷礦、磷鐵、添加劑和水混合均勻后，再送入直徑為20～30.01mm的模具壓塊成型。

9、進一步的，所述壓制成短柱體的壓力為8～12mpa

10、進一步的，所述步驟(1)，所述磷礦、磷鐵和添加劑，均是粒度為80～120目的粉末。

11、進一步的，所述步驟(2)，將短柱體球團送入立式淬火中進行高溫氧化焙燒前，先將成型的短柱體球團送入干燥箱中干燥處理至其水分含量為0。進一步的，所述干燥的溫度為90～110℃，時間為8～15h。

12、進一步的，所述步驟(2)中的高溫氧化焙燒，其條件為：在空氣氣氛圍下控制反應溫度為1150～1320℃，并恒溫焙燒18～25min。

13、進一步的，所述試樣冷卻方法采用高溫取樣空冷的方法。

14、與現(xiàn)有技術相比，本技術創(chuàng)造的技術效果體現(xiàn)在：

15、1、本技術通過高溫氧化焙燒的方法，對磷礦與磷鐵組合物進行氧化焙燒，并添加二氧化硅調節(jié)焙燒原料堿度為1。在焙燒過程中磷鐵高溫下會發(fā)生氧化分解生成fe2o3和p2o5，整個分解過程會釋放大量熱量有效補充整個焙燒過程所需部分能量，從而降低焙燒溫度減少能源消耗。如圖2所示，相對于同等添加量的碳相比其放熱為碳放熱的35％。同時分解的p2o5作為補充磷源，使得燒結后球團磷含量得以提升，有助于降低下一步黃磷生產所需能耗。并且焙燒過程中磷鐵發(fā)生分解前會發(fā)生熔化現(xiàn)象，且體積略微膨脹，使得焙燒后球團粘結性能更好、強度更高、空隙增加，從而得到更有助于電爐法黃磷生產的球團。

16、2、本技術為解決所述缺陷，將磷礦與磷鐵、添加劑進行混合，壓制成短柱狀后，送入立式淬火爐中進行高溫氧化焙燒處理獲得球團，在整個處理過程中由于磷鐵氧化分解放熱，可適當降低氧化焙燒溫度，磷鐵提供磷源提高磷礦球團品位，從而實現(xiàn)磷鐵資源化利用效率，且降低能耗、無三廢的排放。

17、3、本技術通過磷鐵添加量的合理控制，使得磷鐵加入在提供充足熱量的同時還能保證磷組元能夠完全融入磷礦球團中，使得在磷礦造球團過程中不僅能夠降低能源消耗，還能有效提高磷礦球團品位。

18、4、本技術結合磷鐵添加量合理控制溫度，使得磷鐵在完全分解補充磷源的條件下，不僅能夠提供焙燒所需部分能量，還能保證避免溫度較高導致試樣熔化量增大，使得球團結構不穩(wěn)定的現(xiàn)象，同時該方法能夠通過簡單的燒結造球，實現(xiàn)磷鐵全組分的高效資源回收利用。

19、5、本技術通過磷鐵與磷礦混合焙燒造球，磷鐵高溫氧化過程中不僅為整個球團提供了磷源，由于氧化分解放出大量熱量，還使得焙燒過程中可適當降低焙燒溫度，從而降低整個工藝的能源消耗，并實現(xiàn)磷鐵的高效綜合回收利用。同時該方法具有工藝流程簡單、操作簡便、無三廢產生等優(yōu)點，使其在磷鐵資源化綜合利用回收時具有明顯的優(yōu)勢。在磷鐵添加量為10％的條件下，不僅實現(xiàn)磷鐵中鐵和磷的回收率均高于99％，還有效解決采用磷鐵制備磷酸鐵工藝中所出現(xiàn)的高成本、高污染、低利用率、廢物及副產物產量大等難題，使其實現(xiàn)綠色高效的磷鐵資源化回收利用的目的。