專利名稱：黃磷爐渣的綜合利用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種黃磷爐渣的綜合利用方法，屬化工行業(yè)中固體廢棄物利用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
黃磷爐渣是在高溫電爐中，采用磷礦石、硅石、焦碳等為原料，生產(chǎn)工業(yè)黃磷時(shí)產(chǎn) 出的固體廢棄物，工業(yè)上每生產(chǎn)1噸黃磷可產(chǎn)出8 10噸黃磷爐渣。根據(jù)我國(guó)目前黃磷的 生產(chǎn)現(xiàn)狀，我國(guó)黃磷企業(yè)每年產(chǎn)出黃磷爐渣約600 700萬(wàn)噸。黃磷爐渣從電爐中排放時(shí) 經(jīng)過(guò)水淬，粒度在0. 5 1. 5mm之間，而黃磷企業(yè)大多分布在地廣人稀、與磷礦山較接近的 地區(qū)，坡度大，雨水集中，遇有暴雨，大量的黃磷爐渣隨雨水而流至低洼河流形成沉淀，帶來(lái) 阻礙河流、提高河床等危害。同時(shí)，黃磷爐渣中含有P、F、Fe、Al、Mg等有害元素，很容易造 成對(duì)地表水資源及河流水資源的污染，危及徑流地區(qū)群眾、牲畜的生命安全。目前，黃磷爐 渣主要用于生產(chǎn)硅鈣肥、水泥、磚等，利用率低，產(chǎn)品價(jià)值低。黃磷爐渣富含CaO和Si02，可用于生產(chǎn)含鈣和含硅產(chǎn)品。目前采用黃磷爐渣生產(chǎn) 白炭黑的方法主要是采用鹽酸或磷酸浸出黃磷爐渣，采用鹽酸浸出黃磷爐渣后，再經(jīng)堿溶、 酸沉析工藝而得到白炭黑和氯化鈣產(chǎn)品，其中氯化鈣應(yīng)用市場(chǎng)有限，銷售困難，而白炭黑生 產(chǎn)工藝復(fù)雜；采用磷酸浸出黃磷爐渣，需要精制、煅燒才能得到白炭黑產(chǎn)品，且生產(chǎn)過(guò)程中 需大量磷酸，導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
為克服黃磷爐渣不能達(dá)到綜合利用，生產(chǎn)的白炭黑工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本高等問(wèn)題， 本發(fā)明提供一種黃磷爐渣的綜合利用方法，通過(guò)下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種黃磷爐渣的綜合利用方法，其特征在于經(jīng)過(guò)下列步驟A.在質(zhì)量濃度為5 20%的硝酸溶液中，于室溫，攪拌轉(zhuǎn)速為300 500rpm，加入 研細(xì)至80 120目的黃磷爐渣，至固液質(zhì)量比為1 10 19，再于70 100°C，攪拌轉(zhuǎn)速 為300 500rpm，攪拌反應(yīng)2 5小時(shí)；B.對(duì)步驟A的溶液進(jìn)行過(guò)濾，將濾渣用水洗滌至中性，然后于100 150°C下干燥 1 2小時(shí)，再于600 850°C下煅燒0. 25 1. 5小時(shí)，取出冷卻，研細(xì)后即得白炭黑產(chǎn)品；C.將步驟B過(guò)濾得到的濾液自然冷卻到室溫，在濾液中，于室溫、攪拌轉(zhuǎn)速為 300 500rpm，加入硫酸至無(wú)沉淀生成，之后繼續(xù)攪拌反應(yīng)0. 3 0. 7小時(shí)，靜置1 3小 時(shí)，過(guò)濾，洗滌濾渣至中性，干燥后即得硫酸鈣產(chǎn)品。所述步驟C中過(guò)濾出的濾液可循環(huán)至步驟A中，取代部分硝酸溶液。本發(fā)明的效果和優(yōu)點(diǎn)采用上述方案得到的白炭黑含3102達(dá)99%，含F(xiàn)el8 65mg/kg,比表面積為200 290m2/g ；硫酸鈣產(chǎn)品含CaS04達(dá)99%。本發(fā)明不僅可以充分利 用工業(yè)廢棄物黃磷爐渣，為黃磷爐渣的有效利用開(kāi)發(fā)出一條新的應(yīng)用途徑，使之變廢為寶， 并有利于降低黃磷爐渣對(duì)環(huán)境造成的污染，同時(shí)可降低白炭黑和硫酸鈣的生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn) 循環(huán)經(jīng)濟(jì)及節(jié)能減排。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。實(shí)施例1A.在燒杯中加入濃度為10%的硝酸溶液350g，于室溫、攪拌轉(zhuǎn)速為300rpm，加入 研細(xì)至100目的黃磷爐渣20g，再于100°C、攪拌轉(zhuǎn)速為300rpm，攪拌反應(yīng)5小時(shí)；B.對(duì)A中所得溶液進(jìn)行過(guò)濾，并將濾渣用水洗滌至中性，然后于120°C下干燥1. 5 小時(shí)，再于750°C下煅燒0.5小時(shí)，取出冷卻，研細(xì)后即得白炭黑產(chǎn)品；C.B中過(guò)濾得到的濾液，經(jīng)自然冷卻到室溫后，在濾液中，以攪拌轉(zhuǎn)速為400rpm， 緩慢加入濃硫酸至無(wú)沉淀生成，之后停止加入濃硫酸，室溫下再繼續(xù)攪拌反應(yīng)0. 5小時(shí)，靜 置2小時(shí)后過(guò)濾，將濾渣洗滌至中性，干燥后即得硫酸鈣產(chǎn)品。該樣品經(jīng)分析，白炭黑產(chǎn)品含Si02 99. 66%,Fe :59mg/kg，比表面積286m2/g ；硫酸 鈣產(chǎn)品含CaS04 99. 21%，，外觀為白色。實(shí)施例2A.在燒杯中加入濃度為8%的硝酸溶液380g，在室溫下，以攪拌轉(zhuǎn)速為450rpm，加 入研細(xì)至80目的黃磷爐渣20g，再于95°C，以攪拌轉(zhuǎn)速為450rpm，攪拌反應(yīng)4小時(shí)；B.對(duì)A中所得溶液進(jìn)行過(guò)濾，并將濾渣用水洗滌至中性，然后于100°C下干燥2. 0 小時(shí)，再于700°C下煅燒0. 75小時(shí)，取出冷卻，研細(xì)后即得白炭黑產(chǎn)品；C.B中過(guò)濾得到的濾液，經(jīng)自然冷卻到室溫后，在濾液中，以攪拌轉(zhuǎn)速為350rpm， 緩慢加入濃硫酸至無(wú)沉淀生成，之后停止加入濃硫酸，室溫下再繼續(xù)攪拌反應(yīng)0. 7小時(shí)，靜 置1小時(shí)后過(guò)濾，將濾渣洗滌至中性，干燥后即得硫酸鈣產(chǎn)品。該樣品經(jīng)分析，白炭黑產(chǎn)品含Si02 99. 49%, Fe 35. 51mg/kg,比表面積為221m2/ g ；硫酸鈣產(chǎn)品含CaS04 99. 34%，外觀為白色。實(shí)施例3A.在燒杯中加入濃度為15%的硝酸溶液300g，在室溫下，以攪拌轉(zhuǎn)速為500rpm， 加入研細(xì)至120目的黃磷爐渣20g，再于75°C，以攪拌轉(zhuǎn)速為500rpm，攪拌反應(yīng)3小時(shí)；B.對(duì)A中所得溶液進(jìn)行過(guò)濾，并將濾渣用水洗滌至中性，然后于150°C下干燥1. 0 小時(shí)，再于650°C下煅燒0.5小時(shí)，取出冷卻，研細(xì)后即得白炭黑產(chǎn)品；C.B中過(guò)濾得到的濾液，經(jīng)自然冷卻到室溫后，在濾液中，以攪拌轉(zhuǎn)速為500rpm， 緩慢加入濃硫酸至無(wú)沉淀生成，之后停止加入濃硫酸，室溫下再繼續(xù)攪拌反應(yīng)0. 3小時(shí)，靜 置3小時(shí)后過(guò)濾，將濾渣洗滌至中性，干燥后即得硫酸鈣產(chǎn)品。該樣品經(jīng)分析，白炭黑含Si02 99. 47%, Fe 19. 40mg/kg,比表面積為253m2/g ；硫 酸鈣產(chǎn)品含CaS04 99. 08%，外觀為白色。實(shí)施例4A.在燒杯中加入濃度為20%的硝酸溶液200g，在室溫下，以攪拌轉(zhuǎn)速為500rpm， 加入經(jīng)研細(xì)至100目的黃磷爐渣20g，再于70°C，以攪拌轉(zhuǎn)速為500rpm，攪拌反應(yīng)2小時(shí)；B.對(duì)A中所得溶液進(jìn)行過(guò)濾，并將濾渣用水洗滌至中性，然后于120°C下干燥1. 5 小時(shí)，再于600°C下煅燒0. 25小時(shí)，取出冷卻，研細(xì)后即得白炭黑產(chǎn)品；C.B中過(guò)濾得到的濾液，經(jīng)自然冷卻到室溫后，在濾液中，以攪拌轉(zhuǎn)速為300rpm，緩慢加入濃硫酸至無(wú)沉淀生成，之后停止加入濃硫酸，室溫下再繼續(xù)攪拌反應(yīng)0. 5小時(shí)，靜 置2小時(shí)后過(guò)濾，將濾渣洗滌至中性，干燥后即得硫酸鈣產(chǎn)品。該樣品經(jīng)分析，白炭黑含Si02 99. 60%, Fe 35. 38mg/kg,比表面積為204m2/g ；硫 酸鈣產(chǎn)品含CaS04 99. 28%,外觀為白色。實(shí)施例5A.在燒杯中加入實(shí)施例4的C中分離硫酸鈣后得到的濾液250克，加硝酸溶液調(diào) 節(jié)酸濃度至10%質(zhì)量比，在室溫下，以攪拌轉(zhuǎn)速為400rpm，加入研細(xì)至100目的黃磷爐渣 20g，再于85°C，以攪拌轉(zhuǎn)速為400rpm，攪拌反應(yīng)3小時(shí)；B.對(duì)A中所得溶液進(jìn)行過(guò)濾，并將濾渣用水洗滌至中性，然后于120°C下干燥1. 8 小時(shí)，再于800°C下煅燒1小時(shí)，取出冷卻，研細(xì)后即得白炭黑產(chǎn)品；C.B中過(guò)濾得到的濾液，經(jīng)自然冷卻到室溫后，在濾液中，以攪拌轉(zhuǎn)速為400rpm， 緩慢加入濃硫酸至無(wú)沉淀生成，之后停止加入濃硫酸，室溫下再繼續(xù)攪拌反應(yīng)0. 6小時(shí)，靜 置2小時(shí)后過(guò)濾，將濾渣洗滌至中性，干燥后即得硫酸鈣產(chǎn)品。該樣品經(jīng)分析，白炭黑含Si02 99. 21%, Fe 39. 63mg/kg,比表面積為203m2/g ；硫 酸鈣產(chǎn)品含CaS04 99. 32%,外觀為白色。實(shí)施例6A.在燒杯中加入實(shí)施例5的C中分離硫酸鈣后得到的濾液300克，加硝酸溶液調(diào) 節(jié)酸濃度至12%質(zhì)量比，在室溫下，以攪拌轉(zhuǎn)速為350rpm，加入研細(xì)至100目的黃磷爐渣 20g，再于100°C，以攪拌轉(zhuǎn)速為350rpm，攪拌反應(yīng)2. 5小時(shí)；B.對(duì)A中所得溶液進(jìn)行過(guò)濾，并將濾渣用水洗滌至中性，然后于100°C下干燥2小 時(shí)，再于850°C下煅燒1. 5小時(shí)，取出冷卻，研細(xì)后即得白炭黑產(chǎn)品；C.B中過(guò)濾得到的濾液，經(jīng)自然冷卻到室溫后，在濾液中，以攪拌轉(zhuǎn)速為400rpm， 緩慢加入濃硫酸至無(wú)沉淀生成，之后停止加入濃硫酸，室溫下再繼續(xù)攪拌反應(yīng)0. 4小時(shí)，靜 置3小時(shí)后過(guò)濾，將濾渣洗滌至中性，干燥后即得硫酸鈣產(chǎn)品。該樣品經(jīng)分析，白炭黑含Si02 99. 02%, Fe 65. 42mg/kg，比表面積為260m2/g ；硫 酸鈣產(chǎn)品含CaS04 99. 16%，外觀為白色。
權(quán)利要求
一種黃磷爐渣的綜合利用方法，其特征在于經(jīng)過(guò)下列各步驟A.在質(zhì)量濃度為5～20％的硝酸溶液中，于室溫、攪拌轉(zhuǎn)速為300～500rpm，加入研細(xì)至80～120目的黃磷爐渣至固液質(zhì)量比為1∶10～19，再于70～100℃，以攪拌轉(zhuǎn)速為300～500rpm，攪拌反應(yīng)2～5小時(shí)；B.對(duì)步驟A所得溶液進(jìn)行過(guò)濾，將濾渣用水洗滌至中性，然后于100～150℃下干燥1～2小時(shí)，再于600～850℃下煅燒0.25～1.5小時(shí)，取出冷卻，研細(xì)后即得白炭黑產(chǎn)品；C.步驟B過(guò)濾得到的濾液，經(jīng)自然冷卻到室溫后，在濾液中，以攪拌轉(zhuǎn)速為300～500rpm，加入硫酸至無(wú)沉淀生成，之后于室溫下再繼續(xù)攪拌反應(yīng)0.3～0.7小時(shí)，靜置1～3小時(shí)，過(guò)濾，將濾渣洗滌至中性，干燥后即得硫酸鈣產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟C得到的濾液循環(huán)至步驟A中，取 代部分硝酸溶液。
全文摘要
本發(fā)明提供一種黃磷爐渣的綜合利用方法，其在質(zhì)量濃度為5～20％的硝酸溶液中，加入研細(xì)至80～120目的黃磷爐渣至固液質(zhì)量比為1∶10～19，攪拌反應(yīng)后，過(guò)濾，濾渣經(jīng)洗滌、干燥、煅燒后得白炭黑，濾液與硫酸反應(yīng)后，過(guò)濾，干燥濾渣得硫酸鈣，濾液可返回循環(huán)使用。從而開(kāi)發(fā)出一條能夠利用黃磷爐渣中主要成分Si和Ca的有效途徑，使之生產(chǎn)出能滿足市場(chǎng)需求的含SiO2達(dá)99％的白炭黑及含CaSO4達(dá)99％的高質(zhì)量硫酸鈣產(chǎn)品，不僅可充分利用工業(yè)廢棄物黃磷爐渣，使之變廢為寶，并有利于降低黃磷爐渣對(duì)環(huán)境造成的污染，同時(shí)可降低白炭黑和硫酸鈣的生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)及節(jié)能減排。
文檔編號(hào)B09B3/00GK101850979SQ20101015972
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月29日
發(fā)明者李國(guó)斌, 查坐統(tǒng), 蘇毅, 馬艷麗 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)