一种电动强化回收磷石膏中磷和氟的方法

本发明属于磷石膏无害化处理，具体涉及一种电动强化回收磷石膏中磷和氟的方法。

背景技术：

1、

2、目前，磷石膏的无害化处理技术主要有水洗、酸碱浸出、高温煅烧等手段。然而，上述工艺难以同时实现有价元素富集回收和无害化磷石膏生产，并且对于大量堆存的磷石膏，并没有合适的方式进行原位处理，目前国际上对于堆积体量大的矿渣或被污染的土壤，更倾向于低能耗和低成本的原位场地修复，并取得了一定的进展。对于现有的采用电动处理磷石膏的针对磷石膏的无害化及磷氟资源回收的协同处理技术尚存在巨大的挑战。已有方法中采用的高电压以及高电流模式是一种高能耗的处理方式，并且采用的高液固比使其不具备原位修复的应用前景，反而可能造成二次污染，其生成的产品选择性较差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术的上述不足，提供了一种电动强化回收磷石膏中磷和氟的方法，将电动处理技术与磷石膏相结合，通过在电解槽两端加直流电的方式，进行磷石膏的无害化处理，该方法可以将磷石膏中的磷氟元素定向移动富集，同步生产无害化磷石膏产品。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、本发明的第一目的是提供一种电动强化回收磷石膏中磷和氟的方法，包括以下具体步骤：

4、步骤s1，将磷石膏破碎过筛得到第一固体产物；

5、步骤s2，将第一固体产物与电解液按照一定的固液比例进行均匀混合，静置，得到第二固液混合物；所述电解液包括强酸盐溶液、弱酸盐溶液或者水中的任一种；

6、步骤s3，将第二固液混合物放入电动处理装置中，并通入恒定电流或恒定电压的直流电源，在预设条件下，电动处理一定时间后得到含磷氟液体产物和第三固液混合物；所述直流电源选择恒定电压，恒定电压范围为0v～60v，所述直流电源选择恒定流，恒定电流范围为0.01a～1.50a；

7、步骤s4，将第三固液混合物进行抽滤，得到第四固体产物和含磷氟滤液；

8、步骤s5，将第四固体产物置于烘箱，在一定温度下烘干一定时间得到纯化磷石膏产品；

9、将含磷氟滤液和抽滤后的滤液混合，向其中加入一定量的钙源，控制一定的反应温度，在一定的搅拌速度下反应一段时间，得到第五固液混合物；

10、步骤s6，将第五固液混合物离心回收离心后的固体，烘干，得纯化磷氟结晶产品。

11、进一步的，步骤s1中，所述第一固体产物的粒径为50～400目。

12、进一步的，所述强酸盐包括硫酸盐，所述弱酸盐溶液包括柠檬酸盐或者草酸盐。

13、所述硫酸盐、柠檬酸盐或者草酸盐中的阳离子为铵根离子、钠离子、钙离子、钾离子、锌离子、镁离子、铝离子中的一种或多种。

14、进一步的，步骤s2中，所述电解液的浓度为0mol/l～4mol/l。

15、进一步的，步骤s2中，所述电解液与第一固体产物混合液固比例为：0.1～3.0。

16、进一步的，步骤s2中，反应温度为25-150℃，反应时间为0.5-8.0h。

17、进一步的，步骤s3中，所述电动处理装置包括电解槽，所述电解槽内设置有阳极室、样品室和阴极室，分别在所述阳极室和所述阴极室设置电极片，两个所述电极片与直流电源电性连接，通电可实现电动处理，所述阳极室通过管道与阳极处理池连通，所述阴极室通过管道与阴极处理池连通。

18、进一步的，步骤s3中，所述电动处理的时间为1h～108h。

19、进一步的，步骤s5中，所述钙源的含量根据含磷氟液体中磷、氟浓度含量确定。

20、进一步的，步骤s5中，所述钙源包括cacl2、caco3和ca(oh)2中的任一种。

21、进一步的，步骤s5中，所述反应的温度为20℃～85℃，搅拌速度为200rpm～500rpm，搅拌的反应时间为5min～180min。

22、进一步的，所述磷氟结晶产品包括氟化钙或者氟磷酸钙。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

24、(1)本发明提供的一种电动强化回收磷石膏中磷和氟的方法，通过将磷石膏置于自制的电动处理装置中，采用强酸盐或弱酸盐或水作为电解液，在低压直流电场作用下，磷酸根离子和氟离子迁移到阳极室内，重金属等阳离子迁移至阴极室内。磷石膏中的磷氟在电动过程中进行转化与定向移动进而得到富集回收。对于以0.05m柠檬酸钠作为电解液电动处理磷石膏60h，对可溶氟的回收率达到了83％，对可溶磷的回收率达到了65％；对于0.05m草酸钾作为电解液电动处理磷石膏60h，对可溶氟的回收率达到了74％，对可溶磷的回收率达到了75％；以去离子水作为电解液电动处理磷石膏60h，对可溶氟的回收率达到了63％，对可溶磷的回收率达到了61％；以硫酸钠作为电解液电动处理磷石膏60h，对可溶氟的回收率达到了52％，对可溶磷的回收率达到了42％。通过电动处理磷石膏，对磷石膏中的磷氟资源进行富集回收，得到了高附加值氟化钙、氟磷酸钙等产品，实现了磷氟的高值化利用；同时降低了磷石膏中的ti、sr、p、fe、cr、ba、al、f等杂质的含量，实现了磷石膏的无害化生产。

25、(2)本发明显著降低了磷石膏中可溶氟、可溶磷的含量，实现了磷石膏氟的赋存形态调控和磷氟资源回收。处理后磷石膏的水溶性氟含量满足国标gb/t 23456-2018对石膏用于建材的一级要求。处理后磷石膏的磷含量满足国标gb/t 23456-2018对石膏用于建材的一级要求。

26、(3)本发明通过调控电解液的类型和浓度实现了对电动过程中电流大小的调控，实现了磷氟的增强回收。

27、(4)本发明通过电动强化处理磷石膏对磷石膏中的磷氟资源进行富集回收，为固废资源化的回收与利用提供了支持。

28、(5)本发明提供电动处理方式，处理工艺简单易行，电动过程中不需要特殊的保护，且对环境友好、无污染。

29、(6)本发明构建了磷石膏的电动处理技术体系，通过电动装置提取磷石膏中磷氟资源，再将磷氟资源进行回收，不仅实现了解决磷石膏无害化生产，而且对磷氟资源的回收提供了一种有效手段。

30、(7)本发明所提供的电动方式，采用低电压、低电流的低能耗处理方式，采用低液固比以及弱酸盐作为电解液，有良好的原位处理的应用前景，为固废资源化，绿色处理提供了一种有效手段。

技术特征：

1.一种电动强化回收磷石膏中磷和氟的方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中，所述第一固体产物的粒径为50～400目。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述强酸盐包括硫酸盐，所述弱酸盐溶液包括柠檬酸盐或者草酸盐。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤s2中，所述电解液的浓度为0mol/l～4mol/l，所述电解液与第一固体产物混合液固比例为：0.1～3.0。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤s3中，所述电动处理装置包括电解槽，所述电解槽内设置有阳极室、样品室和阴极室，分别在所述阳极室和所述阴极室设置电极片，两个所述电极片与直流电源电性连接，通电可实现电动处理，所述阳极室通过管道与阳极处理池连通，所述阴极室通过管道与阴极处理池连通。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤s3中，所述电动处理的时间为1h～108h。

7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤s5中，所述钙源的含量根据含磷氟液体中磷、氟浓度含量确定。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤s5中，所述钙源包括cacl2、caco3和ca(oh)2中的任一种。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤s5中，所述反应的温度为20℃～85℃，搅拌速度为200rpm～500rpm，搅拌的反应时间为5min～180min。

10.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述磷氟结晶产品包括氟化钙或者氟磷酸钙。

技术总结
本发明提供了一种电动强化回收磷石膏中磷和氟的方法，属于磷石膏无害化处理技术领域。该方法通过将磷石膏置于自制的电动处理装置中，采用强酸盐或弱酸盐或水作为电解液，在低电压直流电场作用下，磷酸根离子和氟离子迁移到阳极室内，重金属等阳离子迁移至阴极室内。磷石膏中的磷氟在电动过程中进行转化与定向移动进而得到富集回收。通过电动强化处理磷石膏，对磷石膏中的磷氟资源进行富集回收，得到了高附加值氟化钙、氟磷酸钙等产品，实现了磷氟的高值化利用；同时降低了磷石膏中的Ti、Sr、P、Fe、Cr、Ba、Al、F等杂质的含量，实现了磷石膏的无害化生产。

技术研发人员：杨华明,牛梦圆,张峻,董雄波
受保护的技术使用者：中国地质大学（武汉）
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31