專利名稱：從粉塵中去除鉛、鎘和鋅的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從電熱生產(chǎn)黃磷的電力除塵器內(nèi)收集的粉塵中去除鉛、鎘和鋅的方法，以及實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。
從生產(chǎn)黃磷的電熱還原爐內(nèi)抽取基本上由蒸汽磷和一氧化碳組成的含塵混合氣體，在其中所含的磷冷凝以前，混合氣體流過(guò)電力除塵器，這時(shí)粉塵就被滯留在除塵器內(nèi)。這些含有約20%(重量)P2O5的粉塵同水混合形成塵漿，該粉塵還含有主要成分SiO2和CaO，以及次要成分約1.0-1.5%(重量)鉛、約0.3-0.5%(重量)鎘和5-6%(重量)鋅。利用上述塵漿以及作為粘結(jié)劑的粘土漿，在制粒機(jī)上制備粗制磷酸鹽的模塑物，然后在燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行煅燒以生成磷酸鹽粒料。
US-A4，537，765建議，為了去除鋅、鎘和其它重金屬，將磨碎的磷爐渣和塵漿在制粒機(jī)上進(jìn)行處理以形成模塑物，在干燥和煅燒后該模塑物形成含有上述金屬并能作為廢渣埋填的粒料。
上述方法的一個(gè)突出缺點(diǎn)是，在該粒料中含有的鋅、鎘和其它重金屬不能用該方法取得進(jìn)一步利用。有時(shí)候，這些粉塵還顯示來(lái)源出于粗制磷酸鹽(210Pb及其衍生物)的放射性。
因而本發(fā)明的目的是，提供一種從電熱生產(chǎn)黃磷的電力除塵器內(nèi)收集的粉塵中去除鉛、鎘和鋅的方法，以及實(shí)現(xiàn)該方法的裝置，在該裝置內(nèi)以下述方式從粉塵中提取上述金屬，以使得它們能從提取物中加以回收，而剩下的只是實(shí)際上不含這些金屬的濾渣。
按照本發(fā)明的方法可以實(shí)現(xiàn)上述目的，即在通風(fēng)的反應(yīng)區(qū)內(nèi)用溫度約為60℃的含有至少25%(重量)P2O5的磷酸來(lái)煮解粉塵，并在過(guò)濾區(qū)內(nèi)將該煮解液分離成基本上不含鉛、鎘和鋅的固體濾渣和含有已溶解的鉛、鎘和鋅的磷酸。
此外，本發(fā)明方法還能在以下方面任選地進(jìn)一步加以發(fā)展a)使用由無(wú)機(jī)酸煮解粗制磷酸鹽而產(chǎn)生的磷酸b)所用磷酸的Na/P摩爾小于0.32;
c)使用燃燒黃磷所產(chǎn)生的磷酸;
d)所用磷酸的Na/P摩爾比小于0.21;
e)該磷酸含有27-32%(重量)的P2O5，優(yōu)選為30-32%(重量);
f)在反應(yīng)區(qū)內(nèi)的停留時(shí)間為16-20小時(shí);
g)在反應(yīng)區(qū)內(nèi)的停留時(shí)間為22-26小時(shí);
h)將一定數(shù)量的空氣輸入反應(yīng)區(qū)內(nèi)，以使反應(yīng)區(qū)內(nèi)保持至少+300mv(優(yōu)選至少+400mv)的氧化還原電位。
最終，用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的裝置可包括至少一個(gè)反應(yīng)器，該反應(yīng)器安裝有一根磷酸供料管、一根用于供應(yīng)粉塵水漿的供料管、一根溢流管、一個(gè)加熱器，一根空氣輸入管和一個(gè)攪拌器;一個(gè)中間容器，它至少具有一根能向外溢流的溢流管;一個(gè)同中間容器連通的增稠過(guò)濾器;一個(gè)同增稠過(guò)濾器連通的攪漿罐;一臺(tái)帶式過(guò)濾器，它用于接納來(lái)自攪漿罐的稠泥漿;以及一個(gè)收集器，它用于收集來(lái)自增稠過(guò)濾器的清潔液流。
在本發(fā)明方法中，表示給定磷酸中和度的Na/P摩爾比是以滴定煮解濾液的方法來(lái)測(cè)定，滴定時(shí)，先將煮解濾液用水稀釋，然后用預(yù)定濃度的NaOH溶液滴定到Na/P摩爾比等于1(pH＝4.5)和等于2(pH＝9.5)。最后按照以下公式計(jì)算Na/P摩爾比。
Na/P＝1- (滴到pH4.5時(shí)的堿量消耗)/(從pH4.5滴到pH9.5時(shí)的堿量消耗)在本發(fā)明方法中，使用橋式電路測(cè)定儀來(lái)測(cè)定反應(yīng)區(qū)內(nèi)的氧化還原電位，該測(cè)量?jī)x由鉑電極、毫伏表和Ag/AgCl/KCl3M參考電極組成。
在本發(fā)明方法中，溶解了包含在粉塵中的高達(dá)95%(重量)的P2O5、98%(重量)的鉛和鎘以及95%(重量)的鋅，然而，只有通過(guò)通風(fēng)(或者添加H2O2)在反應(yīng)區(qū)內(nèi)保持高的正氧化還原電位，才能達(dá)到對(duì)鋅的高煮解率。同時(shí)，向反應(yīng)區(qū)內(nèi)鼓入空氣，以使殘留的元素磷被氧化并排走由煮解的硫化物放出的硫化氫。
在附圖
中，利用圖解說(shuō)明用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的裝置。
將來(lái)自電熱生產(chǎn)黃磷的電力除塵器的粉塵用水混合成漿，通過(guò)供料管2將其從安裝有攪拌器6的貯料槽12供入第一級(jí)反應(yīng)器7，磷酸供料管1也開啟通向該第一級(jí)反應(yīng)器，上述磷酸供料管1同預(yù)熱器13和貯酸槽14連通。反應(yīng)器7還安裝有溢流管3、加熱器4、空氣輸入管5和攪拌器6。
第三級(jí)反應(yīng)器7的溢流管3開啟通向安裝有加熱器4和攪拌器6的中間容器8，該中間容器本身也同增稠過(guò)濾器9連通。來(lái)自增稠過(guò)濾器9出口的膏狀泥餅進(jìn)入安裝有攪拌器6和加熱器4的攪漿罐23，在23內(nèi)用磷酸和濾洗水處理上述泥餅以形成一種稠泥漿。通過(guò)供料管15將上述稠泥漿輸入帶式過(guò)濾器10，固體被排入殘余物容器16，而濾液被返回到第一級(jí)反應(yīng)器7，來(lái)自帶式過(guò)濾器10的濾洗水被供入攪漿罐23。輸入帶式過(guò)濾器10的濾洗水被供入攪漿罐23。輸入帶式過(guò)濾器10的新鮮水被收集在安裝有加熱器4的濾洗槽17內(nèi)，為了進(jìn)行濾洗將新鮮水再次輸向帶式過(guò)濾器10。最終，來(lái)自增稠過(guò)濾器9的清潔液流被輸入安裝有加熱器4和攪拌器6的收集器11。
將空氣鼓入反應(yīng)器7，這時(shí)水將發(fā)生顯著地蒸發(fā)，這將導(dǎo)致形成磷酸霧。因此，使反應(yīng)器7和中間容器8都同蒸汽管18連通，而蒸汽管18則開啟通向除霧器19。除霧器19頂部的管道20通向霧汽分離器21，而21本身又同吸風(fēng)機(jī)22的抽吸口連通。
實(shí)施例1
將燃燒黃磷制備的并稀釋成約42%(重量)H3PO4(
30.4%(重量)P2O5)的磷酸(Na/P值為0)從貯酸槽14(參看附圖)泵入預(yù)熱器13，并從13以5.5l/h計(jì)量輸入第一級(jí)反應(yīng)器7。同時(shí)，將1.4l/h的塵漿(比重1.29g/l;固體含量39%(重量))從貯料槽12計(jì)量輸入第一級(jí)反應(yīng)器7。在運(yùn)行一定時(shí)間后，另外兩個(gè)反應(yīng)器7也被充滿，最后以6.0l/h繼續(xù)溢流到中間容器8。在上述情況下，在反應(yīng)器7內(nèi)的停留時(shí)間約為24小時(shí)。
借助于通到反應(yīng)器7底部的空氣輸入管5，通過(guò)聚丙烯分布板，將分得非常細(xì)的空氣以6-10l/min的流率(在所有情況下)輸入到反應(yīng)器7。
鼓入空氣以1l/h的速率蒸發(fā)水;通過(guò)蒸汽管18將水蒸汽通入除霧器19和霧汽分離器21，并被吸風(fēng)機(jī)22排掉。
通過(guò)加熱器4將預(yù)熱器13、三個(gè)反應(yīng)器7和中間容器8的內(nèi)容物保持在80℃的工作溫度。
由于在過(guò)濾時(shí)使用真空，因此，從濾液中蒸發(fā)掉少量的水，其結(jié)果是降低了濾液溫度。如果濾液溫度低于50℃，則會(huì)沉淀出磷酸氫鉛(PbHPO4)，同時(shí)濾液變得混濁，這種沉淀物以后隨著溫度升高再溶解時(shí)將極其緩慢。由于上述原因并因?yàn)橹蠼鈶覞嵋旱墓腆w含量低，故使用了增稠過(guò)濾器。以60l/h的速率將煮解懸濁液(比重1.30g/l;Na/P值0.20;固體含量35g/kg)從中間容器8輸入到增稠過(guò)濾器9(Dr.Müller Apparatebau AG，Maennedorf(Switzerlanel)的壓力過(guò)濾筒過(guò)濾表面積0.16m2;壓力升高到3巴)。處理能力為375l/m2h，所得的膏狀濾餅的厚度為8-13mm，并含有約35%的固體。在攪漿罐23內(nèi)，將來(lái)自帶式過(guò)濾器10的濾洗水、磷酸和少量過(guò)氧化氫添加到膏狀濾餅中，同時(shí)形成含有15%(重量)固體的稠泥漿，其液相含有17%(重量)的P2O5。而且其Na/P值為0.16。在帶式過(guò)濾器10(PANNEVIS)公司的真空帶式過(guò)濾器過(guò)濾表面積0.1m2;兩個(gè)濾洗區(qū);帶速8m/h;真空度0.7巴)中過(guò)濾上述稠泥漿，不含磷酸氫鉛沉淀物的濾液被返回到第一級(jí)反應(yīng)器7。該濾餅的厚度約為8mm，含有0.2%(重量)的可溶性P2O5，加壓過(guò)濾后的濾餅含有約45%(重量)的固體。
每kg用作塵漿的粉塵可得到0.44kg的煮解殘余物(按干質(zhì)進(jìn)行計(jì)算)。
從粉塵中被除去的P2O5、Pb、Cd和Zn示于下表
實(shí)施例2將用無(wú)機(jī)酸煮解粗制磷酸鹽并稀釋成約42%(重量)H3PO4(
30.4(重量)的P2O5)后所得的Na/P值為0.17的磷酸從貯酸槽14(參看附圖)泵入到預(yù)熱器13中，并從13以8.0l/h計(jì)量輸入到第一級(jí)反應(yīng)器7。同時(shí)，將1.3l/h的塵漿(比重1.29g/l;固體含量39%(重量))從貯料槽12計(jì)量輸入到第一級(jí)反應(yīng)器7。在運(yùn)行一定時(shí)間后，另外兩個(gè)反應(yīng)器7也被充滿，最后以7.5l/h溢液到中間容器8。在反應(yīng)器7內(nèi)的停留時(shí)間(在所有情況下)約為20小時(shí)。
借助于通到反應(yīng)器7底部的空氣輸入管5，通過(guò)聚丙烯分布板，將分得非常細(xì)的空氣以6-10l/min的流率(在所有情況下)輸入到反應(yīng)器7。
鼓入空氣以約1l/h的速率蒸發(fā)水;通過(guò)蒸汽管18將水蒸汽通入除霧器19和霧汽分離器21，并被吸風(fēng)機(jī)22排掉。
通過(guò)加熱器4將預(yù)熱器13、三個(gè)反應(yīng)器7和中間容器8的內(nèi)容物保持在80℃的工作溫度。
由于在過(guò)濾時(shí)使用真空，因此從濾液中蒸發(fā)掉少量的水，其結(jié)果是降低了濾液溫度。如果濾液溫度低于50℃，則會(huì)沉淀出磷酸氫鉛(PbHPO4)，同時(shí)濾液變得混濁，這種沉淀物以后隨著溫度升高再溶解時(shí)將極其緩慢。由于上述原因并因?yàn)橹蠼鈶覞嵋旱墓腆w含量低，故使用了增稠過(guò)濾器。以60l/h的速率將煮解懸濁液(比重1.32g/l;Na/P值0.30;固體含量25g/kg)從中間容器8輸入到增稠過(guò)濾器9(Dr.Müller Apparatebau AG，Maennedorf(Switzerland)的壓力過(guò)濾筒過(guò)濾表面積0.16m2;壓力上升到3巴)。處理能力為375l/m2h，所得的膏狀濾餅的厚度為8-13mm，并含有約33%的固體。在攪漿罐23內(nèi)，將來(lái)自帶式過(guò)濾器10的濾洗水、磷酸和少量過(guò)氧化氫添加到膏狀濾餅中，同時(shí)形成含有15%(重量)固體的稠泥漿，其液相含有17%(重量)的P2O5，而且其Na/P值為0.26。在帶式過(guò)濾器10(PANNEVIS公司的真空帶式過(guò)濾器過(guò)濾表面積0.1m2;兩個(gè)濾洗區(qū);帶速8m/h;真空0.7巴)中過(guò)濾上述稠泥漿，不含磷酸氫鉛沉淀物的濾液被返回到第一級(jí)反應(yīng)器7。該濾餅的厚度約為8mm，含有0.2%(重量)的可溶性P2O5，加壓過(guò)濾后的濾餅有約45%(重量)的固體。
每kg可用作塵漿的粉塵可得到0.44kg的煮解殘余物(按干質(zhì)進(jìn)行計(jì)算)。
從粉塵中被除去的P2O5、Pb、Cd和Zn示于下表
權(quán)利要求
1.一種從電熱生產(chǎn)黃磷的電力除塵器內(nèi)收集的粉塵中去除鉛、鎘和鋅的方法，該方法包括在通風(fēng)的反應(yīng)區(qū)內(nèi)用溫度約為60℃的含有至少25%(重量)P2O5的磷酸煮解粉塵，并在過(guò)濾區(qū)內(nèi)將該煮解液分離成基本上不含鉛、鎘和鋅的固體殘余物和含有已溶解的鉛、鎘和鋅的磷酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用以無(wú)機(jī)酸煮解粗制磷酸鹽產(chǎn)生的磷酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所用磷酸的Na/P比值小于0.32。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用燃燒黃磷產(chǎn)生的磷酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所用磷酸的Na/P比值小于0.21。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該磷酸含有27-32%(重量)的P2O5，優(yōu)選為30-32%(重量)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3和6中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在反應(yīng)區(qū)內(nèi)的停留時(shí)間為16-20小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1和4-6中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在該反應(yīng)區(qū)內(nèi)的停留時(shí)間為22-26小時(shí)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將一定數(shù)量的空氣輸入反應(yīng)區(qū)，以致使其內(nèi)保持至少+300mv，優(yōu)選至少+400mv的氧化還原電位。
10.一種用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1-9中至少一項(xiàng)所述方法的裝置，該裝置包括一個(gè)反應(yīng)器(7)，該反應(yīng)器安裝有一根磷酸供料管(1)、一根用于供應(yīng)粉塵水漿的供料管(2)、一根溢流管(3)、一個(gè)加熱器(4)、一根空氣輸入管(5)和一個(gè)攪拌器(6);一個(gè)中間容器(8)，它至少具有一根向外溢流的溢流管(3);一個(gè)同中間容器(8)連通的增稠過(guò)濾器(9);一個(gè)同增稠容器(9)連通的攪漿罐(23);一臺(tái)帶式過(guò)濾器(10)，它用于接納來(lái)自攪漿罐(23)的稠泥漿;以及一個(gè)收集器(11)，它用于收集來(lái)自增稠過(guò)濾器(9)的清潔液流。
全文摘要
為了從電熱生產(chǎn)黃磷的電力除塵器內(nèi)收集的粉塵中去除鉛、鎘和鋅，首先在通風(fēng)的反應(yīng)區(qū)內(nèi)用溫度約為60℃，至少含有25％(重量)P
文檔編號(hào)B01D37/00GK1084488SQ9311680
公開日1994年3月30日 申請(qǐng)日期1993年9月9日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月10日
發(fā)明者D·C·沃麥雷, B·J·達(dá)曼 申請(qǐng)人:赫徹斯特股份公司