一種廢棄磷石膏綜合利用系統的製作方法

2023-06-15 02:25:26 4

本實用新型涉及一種廢棄磷石膏綜合利用系統。

背景技術：

磷石膏，是指在磷酸生產中用硫酸處理磷礦時產生的固體廢渣，其主要成分為CaSO4·2H2O，此外還含有多種其他雜質。目前在歐、美、日等工業發達國家，則非常重視對磷石膏的綜合利用，如以磷石膏為原料製成建築石膏的研究已進入成熟階段，已能完整提出一套工藝生產技術和裝備，製成的建築石膏可以優於或同等於以天然石膏為原料的建築石膏。然而我國目前的大部分企業對於磷石膏的利用效率仍然較低，大部分為作廢處理，因而造成大量的資源浪費。

技術實現要素：

本實用新型解決的技術問題是：對於磷石膏的綜合利用率低的問題，提供一種實現廢棄磷石膏綜合利用系統，以提高磷石膏的利用效率。

本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是：一種廢棄磷石膏綜合利用系統，包括，

第一反應塔，所述第一反應塔用於廢棄磷石膏和混合酸洗液進行反應；

第一過濾器，所述第一過濾器用於將從第一反應塔反應後排出的固液混合物進行固液過濾分離；

第一水洗塔組，所述第一水洗塔組用於對經過第一過濾器過濾分離後的固體物質進行水洗處理；

第二反應塔，所述第二反應塔用於將經過第一水洗塔組水洗後的固體物質與碳酸氫鈉溶液進行反應；

第二過濾器，所述第二過濾器用於將從第二反應塔反應後排出的固液混合物進行固液過濾分離；

第三反應塔，所述第三反應塔用於將經過第二過濾器過濾分離後的固體物質與鹽酸溶液進行反應；

第三過濾器，所述第三過濾器用於將從第三反應塔反應後排出的固液混合物進行固液過濾分離；

第四反應塔，所述第四反應塔用於將經過第二過濾器過濾分離後的液體物質與經過第三過濾器過濾分離後的液體物質進行反應；

第四過濾器，所述第四過濾器用於將從第四反應塔反應後排出的固液混合物進行固液過濾分離；

蒸發冷凝器，所述蒸發冷凝器用於將經過第四過濾器過濾分離後的液體物質進行蒸髮結晶；

第一存儲箱，所述第一存儲箱用於存儲由蒸發冷凝器蒸髮結晶的結晶物質；

水熱反應釜，所述水熱反應釜用於將經過第四過濾器過濾分離後的固體物質與水進行高壓水熱反應；

第五過濾器，所述第五過濾器用於將從水熱反應釜反應後排出的固液混合物進行固液過濾分離；

第二水洗塔組，所述第二水洗塔組用於對經過第五過濾器過濾分離後的固體物質進行水洗處理；

乾燥機，所述乾燥機用於對經過第二水洗塔組水洗後的固體物質進行乾燥處理；

第二存儲箱，所述第二存儲箱用於存儲由乾燥機乾燥後的固體物質。

進一步的是：所述第一水洗塔組包括依次設置的第一水洗塔、第六過濾器、第二水洗塔、第七過濾器、第三水洗塔和第八過濾器。

進一步的是：所述第二水洗塔組包括依次設置的第四水洗塔、第九過濾器、第五水洗塔和第十過濾器。

進一步的是：還包括第一緩存罐和第二緩存罐；所述第一緩存罐設置在第二過濾器和第四反應塔之間，用於對經過第二過濾器過濾分離後的液體物質在加入到第四反應塔之前的緩存；所述第二緩存罐設置在第三過濾器和第四反應塔之間，用於對經過第三過濾器過濾分離後的液體物質在加入到第四反應塔之前的緩存。

進一步的是：還包括流體接觸塔，所述流體接觸塔用於將從第三反應塔內排出的二氧化碳氣體與氫氧化鈉溶液反應。

進一步的是：所述第一反應塔、第二反應塔、第三反應塔、第四反應塔和水熱反應釜均分別設有攪拌裝置。

本實用新型的有益效果是：通過採用本實用新型所述的廢棄磷石膏綜合利用系統，可實現對磷石膏的綜合利用，進而提高對磷石膏的綜合利用效果，提高磷石膏的商業價值，最終達到「變廢為寶」的目的。

附圖說明

圖1為本實用新型所述的廢棄磷石膏綜合利用系統的示意圖；

圖中標記為：第一反應塔1、第一過濾器2、第一水洗塔組3、第二反應塔4、第二過濾器5、第三反應塔6、第三過濾器7、第四反應塔8、第四過濾器9、蒸發冷凝器10、第一存儲箱11、水熱反應釜12、第五過濾器13、第二水洗塔組14、乾燥機15、第二存儲箱16、第一水洗塔17、第二水洗塔18、第三水洗塔19、第四水洗塔20、第五水洗塔21、第六過濾器22、第七過濾器23、第八過濾器24、第九過濾器25、第十過濾器26、第一緩存罐27、第二緩存罐28、流體接觸塔29、第三緩存罐30、第三存儲箱31、廢液池32、第四緩存罐33、第五緩存罐34、第六緩存罐35、第七緩存罐36、第八緩存罐37。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型進一步說明。

如圖1中所示的具體示例，本實用新型所述的一種廢棄磷石膏綜合利用系統，其包括，

第一反應塔1，所述第一反應塔1用於廢棄磷石膏和混合酸洗液進行反應；

第一過濾器2，所述第一過濾器2用於將從第一反應塔1反應後排出的固液混合物進行固液過濾分離；

第一水洗塔組3，所述第一水洗塔組3用於對經過第一過濾器2過濾分離後的固體物質進行水洗處理；

第二反應塔4，所述第二反應塔4用於將經過第一水洗塔組3水洗後的固體物質與碳酸氫鈉溶液進行反應；

第二過濾器5，所述第二過濾器5用於將從第二反應塔4反應後排出的固液混合物進行固液過濾分離；

第三反應塔6，所述第三反應塔6用於將經過第二過濾器5過濾分離後的固體物質與鹽酸溶液進行反應；

第三過濾器7，所述第三過濾器7用於將從第三反應塔6反應後排出的固液混合物進行固液過濾分離；

第四反應塔8，所述第四反應塔8用於將經過第二過濾器5過濾分離後的液體物質與經過第三過濾器7過濾分離後的液體物質進行反應；

第四過濾器9，所述第四過濾器9用於將從第四反應塔8反應後排出的固液混合物進行固液過濾分離；

蒸發冷凝器10，所述蒸發冷凝器10用於將經過第四過濾器9過濾分離後的液體物質進行蒸髮結晶；

第一存儲箱11，所述第一存儲箱11用於存儲由蒸發冷凝器10蒸髮結晶的結晶物質；

水熱反應釜12，所述水熱反應釜12用於將經過第四過濾器9過濾分離後的固體物質與水進行高壓水熱反應；

第五過濾器13，所述第五過濾器13用於將從水熱反應釜12反應後排出的固液混合物進行固液過濾分離；

第二水洗塔組14，所述第二水洗塔組14用於對經過第五過濾器13過濾分離後的固體物質進行水洗處理；

乾燥機15，所述乾燥機15用於對經過第二水洗塔組14水洗後的固體物質進行乾燥處理；

第二存儲箱16，所述第二存儲箱16用於存儲由乾燥機15乾燥後的固體物質。

其中，第一水洗塔組3可包括依次設置的第一水洗塔17、第六過濾器22、第二水洗塔18、第七過濾器23、第三水洗塔19和第八過濾器24。這樣可通過第一水洗塔組3實現對相應固體物質進行三次水洗、過濾處理，進而確保進入到第二反應塔4內的固體物質表面附著的酸液已被基本清洗乾淨。

更具體的，還可參照附圖1中所示的連接關係，通過設置相應的第四緩存罐33、第五緩存罐34、第六緩存罐35、第七緩存罐36等實現對第一水洗塔組3內進行多次水洗的溶液進行回收並重複利用，並最終將水洗後的溶液存儲至第四緩存罐33中，之後通過向該第四緩存罐33中加入相應濃度的額外的鹽酸溶液和硫酸溶液後配置形成所需濃度的用於加入到第一反應塔1內的混合酸洗液。

當然，不失一般性，第二水洗塔組14也可包括依次設置的第四水洗塔20、第九過濾器25、第五水洗塔21和第十過濾器26。即第二水洗塔組14可實現對經過第五過濾器13過濾分離後的固體物質進行兩次水洗、過濾處理。當然，在上述設置有相應的第四緩存罐33、第五緩存罐34、第六緩存罐35、第七緩存罐36的情況時，也可對第二水洗塔組14內水洗後的溶液進行回收利用，相應的可參照附圖1中所示連接關係進行設置即可。如可將第五過濾器13、第七過濾器23和第九過濾器25中過濾的濾液緩存至第六緩存罐35中，然後可將其重複用於第一水洗塔17進行水洗處理。

另外，考慮到在第四反應塔8內的反應是將經過第二過濾器5過濾分離後的液體物質與經過第三過濾器7過濾分離後的液體物質進行反應；因此本實用新型進一步設置有第一緩存罐27和第二緩存罐28；所述第一緩存罐27設置在第二過濾器5和第四反應塔8之間，用於對經過第二過濾器5過濾分離後的液體物質在加入到第四反應塔8之前的緩存；所述第二緩存罐28設置在第三過濾器7和第四反應塔8之間，用於對經過第三過濾器7過濾分離後的液體物質在加入到第四反應塔8之前的緩存。

另外，考慮到在第三反應塔6內反應後會產生大量的二氧化碳氣體，為了避免該部分氣體直接排放到大氣環境中，同時為了實現對二氧化碳的回收利用，本實用新型進一步設置有流體接觸塔29，所述流體接觸塔29用於將從第三反應塔6內排出的二氧化碳氣體與氫氧化鈉溶液反應，以通過在流體接觸塔29內吸收二氧化碳並與氫氧化鈉反應後生成碳酸氫鈉溶液，這樣又可將碳酸氫鈉溶液加入到第二反應塔4中進行反應。更具體的，為了便於調節最終加入到第二反應塔4內的碳酸氫鈉溶液的濃度，進一步設置有第八緩存罐37，這樣通過將流體接觸塔29內產生的碳酸氫鈉溶液排入到第八緩存罐37內，同時再通過向其內部加入相應濃度的額外的碳酸氫鈉溶液進行濃度調節，以製備所需濃度的碳酸氫鈉溶液。

另外，為了提高反應的速率，本實用新型進一步在第一反應塔1、第二反應塔4、第三反應塔6、第四反應塔8和水熱反應釜12內均分別設有攪拌裝置。即通過攪拌裝置的攪拌作用提高各反應器內部的反應速率。

參照附圖1中所示，本實用新型的一種典型工藝流程如下：

在第四緩存罐33中配置形成混合酸洗液，其中混合酸洗液可由質量佔比為12~16%的鹽酸溶液和質量佔比為50~60%的硫酸溶液混合後形成。之後將混合酸洗液和廢棄磷石膏一起加入帶有攪拌裝置的第一反應塔1內進行酸洗反應。通過在第一反應塔1內的酸洗反應可以溶解廢棄磷石膏中大部分可溶於酸的固體物質，如Al、Fe等的氧化物。

然後將第一反應塔1內充分反應過後的固液混合物加入第一過濾器2中進行固液分離，其中分離出的固體物質進入第一水洗塔組3進行多次水洗處理，並且最終經過水洗處理後的固體物質加入到第二反應塔4內進行後續反應處理。而經過第一過濾器2過濾分離出的濾液進入廢液池32中放置。其中，在第一水洗塔組3進行多次水洗處理的過程中，可將多次水洗處理的溶液進行回收利用，並將最終水洗後的溶液作為配置用於第一反應塔1內反應所需的混合酸洗液的溶液。

上述經過第一水洗塔組3水洗處理後的固體物質加入到第二反應塔4內，同時將預先在第八緩存罐37內配置好的濃度為25~30%碳酸氫鈉溶液加入，以在第二反應塔4內發生複分解反應，反應後得到硫酸鈉（Na2SO4）溶液和碳酸鈣（CaCO3）固體；之後將在第二反應塔4內反應後的固液混合物一起加入第二過濾器5中進行固液分離過濾。

經過第二過濾器5過濾後，過濾出的固體物質進入第三反應塔6內，與預先在第三緩存罐30內配置好的濃度為15~20%的鹽酸溶液發生置換反應，並生成氯化鈣（CaCl2）溶液，同時反應釋放出大量二氧化碳（CO2）氣體；且反應放出的二氧化碳氣體通過流體接觸塔29進行吸收，相應的加入到流體接觸塔29內的吸收液為濃度為20~25%的氫氧化鈉（NaOH）溶液；這樣通過流體接觸塔29可反應製得碳酸氫鈉（NaHCO3）溶液，之後再將製得的碳酸氫鈉溶液回收至第八緩存罐37並用於配置濃度為25~30%的碳酸氫鈉溶液。待第三反應塔6中置換反應發生完全後將固液混合物一起進入第三過濾器7中進行過濾，經過濾後的氯化鈣（CaCl2）溶液進入第二緩存罐28中緩存備用，而過濾後的固體物質，主要為二氧化矽（SiO2）等雜質則進入第三存儲箱31放置，其中第三存儲箱31可採用敞口箱。相應的經過第二過濾器5過濾後，過濾出的硫酸鈉（Na2SO4）溶液則進入第一緩存罐27中緩存備用。

將上述分別緩存在第一緩存罐27和第二緩衝罐28中的氯化鈣（CaCl2）溶液和硫酸鈉（Na2SO4）溶液按照體積比為1：1的比例加入第四反應塔8中發生複分解反應，並得到硫酸鈣（CaSO4）固體和氯化鈉（NaCl）溶液；之後再將反應後的固液混合物一起加入第四過濾器9中過濾分離。其中經過第四過濾器9過濾後的濾液進入蒸發冷凝器10中蒸髮結晶並得到氯化鈉（NaCl）晶體，然後將氯化鈉晶體儲存於第一存儲箱11中。另外為了避免氯化鈉晶體受潮，優選第一儲存箱為封閉箱。

另外經過第四過濾器9過濾後的固體物質加入水熱反應釜12進行高壓水熱反應，其反應溫度可設置為120~180℃，反應時間為2~6h。待水熱反應釜12內的水熱反應結束後將固液混合物進入第五過濾器13中進行過濾分離，其中經過第五過濾器13過濾後的固體物質進入第二水洗塔組14進行水洗處理；在第二水洗塔組14內經過多次水洗處理後的固體物質最後進入乾燥機15中乾燥處理，並最終將乾燥處理後的物質儲存於第二存儲箱16內；而最終存儲於第二存儲箱16內的固體物質即為硫酸鈣晶須。

以上所述，僅為本實用新型的較佳實施例，並不用以限制本實用新型，凡在不付出創造性勞動的情況下，在本實用新型的精神和原則內所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。