申请日2000.07.27
公开(公告)日2006.01.25
IPC分类号C01B25/027
摘要
公开了一种从含有水、污物和元素磷的污泥中回收元素磷的方法。在第一步中，把污泥熔化。形成由熔化的污泥与以污泥中所述元素磷的重量计约为0.5-3重量%氧化剂，以及以污泥的重量计约为75-400重量%水组成的混合物。搅拌该混合物，直至形成元素磷的连续相。从该混合物中分离提纯的磷相。
权利要求书
1.一种从含有水、污物和不连续相形式的元素磷的污泥中回收元素 磷的方法，它以间歇法进行，包括：
(A)熔化所述污泥;
(B)向所述污泥中加入以污泥重量计为75-500重量%的水和其量 足以在所述水中形成0.5-5重量%溶液的铬酸;
(C)搅拌所述混合物，直至形成连续的元素磷相;一旦形成连续相， 就停止搅拌;和
(D)从所述混合物中分离所述连续的元素磷相。
2.根据权利要求1的方法，其中，在步骤(D)之后，把所述分离后 的元素磷连续相过滤或离心处理。
3.根据权利要求1的方法，其中，所述元素磷的连续相通过沉降分 离。
4.根据权利要求1的方法，其中，所述污泥含有5-80重量%的元 素磷。
5.根据权利要求1的方法，其中，所述污物是碳细粉、熔渣、沙和 磷酸盐岩石的混合物。
6.根据权利要求1的方法，其中，在电炉中加热磷酸盐岩石、碳和 沙时产生所述污泥。
7.根据权利要求1的方法，其中，所述步骤(C)的搅拌是以150-300 转/分的转速进行15-30分钟。
8.根据权利要求1的方法，其中在55-75C的温度下熔化所述污 泥。
9.根据权利要求1的方法，其中，在(B)形成的所述混合物中，所 述水溶液的量为污泥量的1-4倍并含有0.5-3重量%的铬酸。
10.根据权利要求1的方法，其中，在(B)形成的所述混合物中，所 述水溶液的量为污泥量的1-5倍并含有0.5-5重量%的铬酸。
11.根据权利要求9或10的方法，其中，在步骤(D)之后，把所 述分离后的元素磷连续相过滤或离心处理。
12.根据权利要求9或10的方法，其中，所述元素磷连续相通过 沉降分离。
13.根据权利要求9或10的方法，其中，所述污泥含有5-80重 量%的元素磷。
14.根据权利要求9或10的方法，其中，所述污物是碳细粉、 熔渣、沙和磷酸盐岩石的混合物。
15.根据权利要求9或10的方法，其中，在电炉中加热磷酸盐岩 石、碳和沙时产生所述污泥。
16.根据权利要求9或10的方法，其中，所述步骤(C)的搅拌是 以150-300转/分的转速进行15-30分钟。
17.根据权利要求9或10的方法，其中，把所述分离后的元素磷 连续相过滤。
说明书
从含磷污泥中回收元素磷的方法
本发明涉及一种从含磷污泥中回收元素磷的方法。具体地，它涉 及这样一种方法：把污泥熔化、加入铬酸和水、搅拌污泥使含磷液滴 聚结成与污泥中的污物分离的纯磷连续相。
通过在电炉中加热磷酸盐岩石、碳和沙，可以制造元素磷。在电 炉中放出的磷蒸汽含有固体杂质，如熔渣、磷酸盐岩石、沙和焦炭， 这导致在磷蒸汽冷凝到液体形式时形成污泥。一般来说，含磷污泥聚 集在这种液态磷层的顶部。
含磷污泥通常储存在室外的池子中。通过回收磷或把污泥转变成 有用的产品来定期减少储存的污泥量是必要的。这种处理需要把磷与 杂质分离。
在美国专利US 3,436,184、3,442,621和3,515,515中，描述了 一种通过向污泥中加入铬酸来减少含磷污泥的磷含量的方法。该方法 仅仅除去了污泥中的一部分磷。
根据本发明的一个方面，提供了一种用间歇过程从含水、污物、 和不连续相形式的元素磷的污泥中回收元素磷的方法，包括：
(A)熔化所述污泥;
(B)形成所述污泥、水和铬酸的混合物，以污泥重量计，水量约 75-500重量%，铬酸约为水的0.5-5重量%;
(C)搅拌所述混合物，直至形成连续的元素磷相;一旦形成连续 相，就停止搅拌;和
(D)从所述混合物中分离所述连续的元素磷相。
有利的是，在步骤(D)之后，把所述分离后的元素磷连续相过滤或 者离心处理。
方便的是所述元素磷连续相通过沉降分离。
优选的是，所述污泥含有约5-80重量%的元素磷。
有利的是所述污物是碳细粉、熔渣、沙和磷酸盐岩石的混合物。
方便的是在电炉中加热磷酸盐岩石、碳和沙时产生所述污泥。
优选的是所述步骤(C)的搅拌以约150-300转/分的转速进行约 15-30分钟。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用间歇过程从含水、污物 和约5-80重量%不连续相形式的元素磷的污泥中回收元素磷的方法， 包括：
(A)在约55-75℃的温度下熔化所述污泥;
(B)形成所述污泥与其量为污泥量的约1-4倍并含有约0.5-3 重量%铬酸的水溶液的混合物;
(C)搅拌所述混合物，直至所述元素磷形成一种连续相，当形成 连续相时，就停止搅拌;和
(D)从所述混合物中分离所述元素磷的连续相。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用间歇过程从含水、污物 和约5-80重量%不连续相形式的元素磷的污泥中回收元素磷的方 法，包括：
(A)在约55-75℃的温度下熔化所述污泥;
(B)形成所述污泥与其量为污泥量的约1-5倍并含有约0.5-5 重量%铬酸水溶液的混合物;
(C)搅拌所述混合物，直至所述元素磷形成一种连续相;在形成 连续相时停止搅拌;和
(D)从所述混合物中分离所述元素磷的连续相。
优选的是，在步骤(D)之后把所述分离后的元素磷连续相过滤或离 心处理。
方便的是，所述元素磷的连续相通过沉降分离。
有利的是，所述污泥含有约5-80重量%的元素磷。
优选的是，所述泥土是碳细粉、熔渣、沙和磷酸盐岩石的混合物。
方便的是，在电炉中加热磷酸盐岩石、碳和沙时产生所述污泥。
优选的是，所述步骤(C)的搅拌以约150-300转/分的转速进行 约15-30分钟。
有利的是，把所述分离后的元素磷连续相过滤。
在本发明的实施方案中，可以加入铬酸溶液，或者分别加入水和 铬酸。
在向加热后的含磷污泥中加入铬酸水溶液然后搅拌时，形成与污 泥中的污物分离的磷的连续相。因此，与现有技术的方法不同，在本 发明的优选的方法中，可以回收污泥中近全部的元素磷。
本发明的方法可以用于任何含有约0.5-9重量%元素磷(通常以 P4形式存在)、约2-80重量%水和约2-60重量%“污物”的含磷污 泥，污物一般是各种固体如碳细粉、熔渣(钙-铝的硅酸盐)、沙和磷酸 盐岩石的混合物。本发明的方法特别适合于含有约5-80重量%元素 磷的含磷污泥。
在文献中，含磷污泥被描述成水包磷的乳液。在不受限于任何理 论时，本申请人认为，含磷污泥中的磷是由磷液滴组成的不连续相。 这种液滴也可能含有水和细的污物。由于其表面可能被部分氧化并且 可能带有电荷以及污物和水，所以，它们不能聚结。在本发明中，在 加入铬酸然后剧烈搅拌时，铬酸清洗了含磷液滴的表面，使得它们可 以聚结。在提纯过程中，磷与污物和水分离。该方法必须以间歇法进 行，因为过分搅拌将导致清洗后的磷形成悬浮在水溶液中的细磷颗粒 乳液。从该乳液中分离磷是困难的。
在本发明的方法的第一步中，熔化含磷污泥。随着磷熔化，污泥 变得更具流动性。约55-75℃的温度通常是符合要求的，因为更低 的温度可能不能熔化污泥，更高的温度则没有必要。
在本发明的方法的第二步中，向熔化后的污泥中加入铬酸，因为 它具有快速可控的反应速度。
还必须向污泥中加入水，来帮助污物从元素磷中漂出来。水可以 单独加入，也可以与铬酸一起加入。加水量按污泥的重量计应该为约 75-500重量%，因为水有利于泥土从污泥中去除，但是太多的水是 不必要的并且不能提供其它益处。
在优选的实施方案中，铬酸以CrO3在水中的溶液形式加入，因为 以溶液形式处理更容易。1-4重量%的铬酸溶液是优选的。
在本发明的方法的第三步中，搅拌熔化后的污泥和铬酸的溶液。 这是一个重要步骤，因为搅拌对于清洗磷、除去污物和形成元素磷的 连续相是必须的。也就是说，充分搅拌污泥以便释放出污物，产生清 洁的元素磷，但是搅拌不能太过，以免形成水包磷的乳液。产生这种 结果的搅拌要求在约150-300转/分进行约15-30分钟。一旦形成 磷的连续相，就应该停止搅拌，因为额外的搅拌可能把元素磷破坏成 液滴，形成水包磷的乳液，阻碍纯元素磷的回收。
在搅拌完成后，使反应物沉降至少30分钟，以使磷沉降成单独 的相。重的污物(如石子、熔渣等)沉淀到反应器底部。相邻的层是元 素磷，其密度约为1.8g/cc。在元素磷顶上的是悬浮在水中的更细的 污物。然后可以分离污泥的各种成分。所得的元素磷的纯度一般约90 -99重量%，如果使其离心或过滤，其纯度可以提高到99.9重量%。 代替沉降，也可以过滤或离心处理全部反应物来回收磷，但是沉降是 优选的，因为它使得只处理磷相更容易。