专利名称：从粉尘中去除铅、镉和锌的方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种从电热生产黄磷的电力除尘器内收集的粉尘中去除铅、镉和锌的方法，以及实现该方法的装置。
从生产黄磷的电热还原炉内抽取基本上由蒸汽磷和一氧化碳组成的含尘混合气体，在其中所含的磷冷凝以前，混合气体流过电力除尘器，这时粉尘就被滞留在除尘器内。这些含有约20%(重量)P2O5的粉尘同水混合形成尘浆，该粉尘还含有主要成分SiO2和CaO，以及次要成分约1.0-1.5%(重量)铅、约0.3-0.5%(重量)镉和5-6%(重量)锌。利用上述尘浆以及作为粘结剂的粘土浆，在制粒机上制备粗制磷酸盐的模塑物，然后在烧结炉内进行煅烧以生成磷酸盐粒料。
US-A4，537，765建议，为了去除锌、镉和其它重金属，将磨碎的磷炉渣和尘浆在制粒机上进行处理以形成模塑物，在干燥和煅烧后该模塑物形成含有上述金属并能作为废渣埋填的粒料。
上述方法的一个突出缺点是，在该粒料中含有的锌、镉和其它重金属不能用该方法取得进一步利用。有时候，这些粉尘还显示来源出于粗制磷酸盐(210Pb及其衍生物)的放射性。
因而本发明的目的是，提供一种从电热生产黄磷的电力除尘器内收集的粉尘中去除铅、镉和锌的方法，以及实现该方法的装置，在该装置内以下述方式从粉尘中提取上述金属，以使得它们能从提取物中加以回收，而剩下的只是实际上不含这些金属的滤渣。
按照本发明的方法可以实现上述目的，即在通风的反应区内用温度约为60℃的含有至少25%(重量)P2O5的磷酸来煮解粉尘，并在过滤区内将该煮解液分离成基本上不含铅、镉和锌的固体滤渣和含有已溶解的铅、镉和锌的磷酸。
此外，本发明方法还能在以下方面任选地进一步加以发展a)使用由无机酸煮解粗制磷酸盐而产生的磷酸b)所用磷酸的Na/P摩尔小于0.32;
c)使用燃烧黄磷所产生的磷酸;
d)所用磷酸的Na/P摩尔比小于0.21;
e)该磷酸含有27-32%(重量)的P2O5，优选为30-32%(重量);
f)在反应区内的停留时间为16-20小时;
g)在反应区内的停留时间为22-26小时;
h)将一定数量的空气输入反应区内，以使反应区内保持至少+300mv(优选至少+400mv)的氧化还原电位。
最终，用于实现本发明方法的装置可包括至少一个反应器，该反应器安装有一根磷酸供料管、一根用于供应粉尘水浆的供料管、一根溢流管、一个加热器，一根空气输入管和一个搅拌器;一个中间容器，它至少具有一根能向外溢流的溢流管;一个同中间容器连通的增稠过滤器;一个同增稠过滤器连通的搅浆罐;一台带式过滤器，它用于接纳来自搅浆罐的稠泥浆;以及一个收集器，它用于收集来自增稠过滤器的清洁液流。
在本发明方法中，表示给定磷酸中和度的Na/P摩尔比是以滴定煮解滤液的方法来测定，滴定时，先将煮解滤液用水稀释，然后用预定浓度的NaOH溶液滴定到Na/P摩尔比等于1(pH＝4.5)和等于2(pH＝9.5)。最后按照以下公式计算Na/P摩尔比。
Na/P＝1- (滴到pH4.5时的碱量消耗)/(从pH4.5滴到pH9.5时的碱量消耗)在本发明方法中，使用桥式电路测定仪来测定反应区内的氧化还原电位，该测量仪由铂电极、毫伏表和Ag/AgCl/KCl3M参考电极组成。
在本发明方法中，溶解了包含在粉尘中的高达95%(重量)的P2O5、98%(重量)的铅和镉以及95%(重量)的锌，然而，只有通过通风(或者添加H2O2)在反应区内保持高的正氧化还原电位，才能达到对锌的高煮解率。同时，向反应区内鼓入空气，以使残留的元素磷被氧化并排走由煮解的硫化物放出的硫化氢。
在附图
中，利用图解说明用于实现本发明方法的装置。
将来自电热生产黄磷的电力除尘器的粉尘用水混合成浆，通过供料管2将其从安装有搅拌器6的贮料槽12供入第一级反应器7，磷酸供料管1也开启通向该第一级反应器，上述磷酸供料管1同预热器13和贮酸槽14连通。反应器7还安装有溢流管3、加热器4、空气输入管5和搅拌器6。
第三级反应器7的溢流管3开启通向安装有加热器4和搅拌器6的中间容器8，该中间容器本身也同增稠过滤器9连通。来自增稠过滤器9出口的膏状泥饼进入安装有搅拌器6和加热器4的搅浆罐23，在23内用磷酸和滤洗水处理上述泥饼以形成一种稠泥浆。通过供料管15将上述稠泥浆输入带式过滤器10，固体被排入残余物容器16，而滤液被返回到第一级反应器7，来自带式过滤器10的滤洗水被供入搅浆罐23。输入带式过滤器10的滤洗水被供入搅浆罐23。输入带式过滤器10的新鲜水被收集在安装有加热器4的滤洗槽17内，为了进行滤洗将新鲜水再次输向带式过滤器10。最终，来自增稠过滤器9的清洁液流被输入安装有加热器4和搅拌器6的收集器11。
将空气鼓入反应器7，这时水将发生显著地蒸发，这将导致形成磷酸雾。因此，使反应器7和中间容器8都同蒸汽管18连通，而蒸汽管18则开启通向除雾器19。除雾器19顶部的管道20通向雾汽分离器21，而21本身又同吸风机22的抽吸口连通。
实施例1
将燃烧黄磷制备的并稀释成约42%(重量)H3PO4(
30.4%(重量)P2O5)的磷酸(Na/P值为0)从贮酸槽14(参看附图)泵入预热器13，并从13以5.5l/h计量输入第一级反应器7。同时，将1.4l/h的尘浆(比重1.29g/l;固体含量39%(重量))从贮料槽12计量输入第一级反应器7。在运行一定时间后，另外两个反应器7也被充满，最后以6.0l/h继续溢流到中间容器8。在上述情况下，在反应器7内的停留时间约为24小时。
借助于通到反应器7底部的空气输入管5，通过聚丙烯分布板，将分得非常细的空气以6-10l/min的流率(在所有情况下)输入到反应器7。
鼓入空气以1l/h的速率蒸发水;通过蒸汽管18将水蒸汽通入除雾器19和雾汽分离器21，并被吸风机22排掉。
通过加热器4将预热器13、三个反应器7和中间容器8的内容物保持在80℃的工作温度。
由于在过滤时使用真空，因此，从滤液中蒸发掉少量的水，其结果是降低了滤液温度。如果滤液温度低于50℃，则会沉淀出磷酸氢铅(PbHPO4)，同时滤液变得混浊，这种沉淀物以后随着温度升高再溶解时将极其缓慢。由于上述原因并因为煮解悬浊液的固体含量低，故使用了增稠过滤器。以60l/h的速率将煮解悬浊液(比重1.30g/l;Na/P值0.20;固体含量35g/kg)从中间容器8输入到增稠过滤器9(Dr.Müller Apparatebau AG，Maennedorf(Switzerlanel)的压力过滤筒过滤表面积0.16m2;压力升高到3巴)。处理能力为375l/m2h，所得的膏状滤饼的厚度为8-13mm，并含有约35%的固体。在搅浆罐23内，将来自带式过滤器10的滤洗水、磷酸和少量过氧化氢添加到膏状滤饼中，同时形成含有15%(重量)固体的稠泥浆，其液相含有17%(重量)的P2O5。而且其Na/P值为0.16。在带式过滤器10(PANNEVIS)公司的真空带式过滤器过滤表面积0.1m2;两个滤洗区;带速8m/h;真空度0.7巴)中过滤上述稠泥浆，不含磷酸氢铅沉淀物的滤液被返回到第一级反应器7。该滤饼的厚度约为8mm，含有0.2%(重量)的可溶性P2O5，加压过滤后的滤饼含有约45%(重量)的固体。
每kg用作尘浆的粉尘可得到0.44kg的煮解残余物(按干质进行计算)。
从粉尘中被除去的P2O5、Pb、Cd和Zn示于下表
实施例2将用无机酸煮解粗制磷酸盐并稀释成约42%(重量)H3PO4(
30.4(重量)的P2O5)后所得的Na/P值为0.17的磷酸从贮酸槽14(参看附图)泵入到预热器13中，并从13以8.0l/h计量输入到第一级反应器7。同时，将1.3l/h的尘浆(比重1.29g/l;固体含量39%(重量))从贮料槽12计量输入到第一级反应器7。在运行一定时间后，另外两个反应器7也被充满，最后以7.5l/h溢液到中间容器8。在反应器7内的停留时间(在所有情况下)约为20小时。
借助于通到反应器7底部的空气输入管5，通过聚丙烯分布板，将分得非常细的空气以6-10l/min的流率(在所有情况下)输入到反应器7。
鼓入空气以约1l/h的速率蒸发水;通过蒸汽管18将水蒸汽通入除雾器19和雾汽分离器21，并被吸风机22排掉。
通过加热器4将预热器13、三个反应器7和中间容器8的内容物保持在80℃的工作温度。
由于在过滤时使用真空，因此从滤液中蒸发掉少量的水，其结果是降低了滤液温度。如果滤液温度低于50℃，则会沉淀出磷酸氢铅(PbHPO4)，同时滤液变得混浊，这种沉淀物以后随着温度升高再溶解时将极其缓慢。由于上述原因并因为煮解悬浊液的固体含量低，故使用了增稠过滤器。以60l/h的速率将煮解悬浊液(比重1.32g/l;Na/P值0.30;固体含量25g/kg)从中间容器8输入到增稠过滤器9(Dr.Müller Apparatebau AG，Maennedorf(Switzerland)的压力过滤筒过滤表面积0.16m2;压力上升到3巴)。处理能力为375l/m2h，所得的膏状滤饼的厚度为8-13mm，并含有约33%的固体。在搅浆罐23内，将来自带式过滤器10的滤洗水、磷酸和少量过氧化氢添加到膏状滤饼中，同时形成含有15%(重量)固体的稠泥浆，其液相含有17%(重量)的P2O5，而且其Na/P值为0.26。在带式过滤器10(PANNEVIS公司的真空带式过滤器过滤表面积0.1m2;两个滤洗区;带速8m/h;真空0.7巴)中过滤上述稠泥浆，不含磷酸氢铅沉淀物的滤液被返回到第一级反应器7。该滤饼的厚度约为8mm，含有0.2%(重量)的可溶性P2O5，加压过滤后的滤饼有约45%(重量)的固体。
每kg可用作尘浆的粉尘可得到0.44kg的煮解残余物(按干质进行计算)。
从粉尘中被除去的P2O5、Pb、Cd和Zn示于下表
权利要求
1.一种从电热生产黄磷的电力除尘器内收集的粉尘中去除铅、镉和锌的方法，该方法包括在通风的反应区内用温度约为60℃的含有至少25%(重量)P2O5的磷酸煮解粉尘，并在过滤区内将该煮解液分离成基本上不含铅、镉和锌的固体残余物和含有已溶解的铅、镉和锌的磷酸。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用以无机酸煮解粗制磷酸盐产生的磷酸。
3.根据权利要求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.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用燃烧黄磷产生的磷酸。
5.根据权利要求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.根据权利要求1-5中至少一项所述的方法，其特征在于，该磷酸含有27-32%(重量)的P2O5，优选为30-32%(重量)。
7.根据权利要求1-3和6中至少一项所述的方法，其特征在于，在反应区内的停留时间为16-20小时。
8.根据权利要求1和4-6中至少一项所述的方法，其特征在于，在该反应区内的停留时间为22-26小时。
9.根据权利要求1-8中至少一项所述的方法，其特征在于，将一定数量的空气输入反应区，以致使其内保持至少+300mv，优选至少+400mv的氧化还原电位。
10.一种用于实现根据权利要求1-9中至少一项所述方法的装置，该装置包括一个反应器(7)，该反应器安装有一根磷酸供料管(1)、一根用于供应粉尘水浆的供料管(2)、一根溢流管(3)、一个加热器(4)、一根空气输入管(5)和一个搅拌器(6);一个中间容器(8)，它至少具有一根向外溢流的溢流管(3);一个同中间容器(8)连通的增稠过滤器(9);一个同增稠容器(9)连通的搅浆罐(23);一台带式过滤器(10)，它用于接纳来自搅浆罐(23)的稠泥浆;以及一个收集器(11)，它用于收集来自增稠过滤器(9)的清洁液流。
全文摘要
为了从电热生产黄磷的电力除尘器内收集的粉尘中去除铅、镉和锌，首先在通风的反应区内用温度约为60℃，至少含有25％(重量)P
文档编号B01D37/00GK1084488SQ9311680
公开日1994年3月30日 申请日期1993年9月9日 优先权日1992年9月10日
发明者D·C·沃麦雷, B·J·达曼 申请人:赫彻斯特股份公司