一种微波分解干法快速提取脱氟渣中氟资源的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及磷化工三废处理领域，具体来说涉及一种微波分解干法快速提取脱氟渣中氟资源的方法。
【背景技术】
[0002]目前我国国内通常采用脱氟压滤工艺来制备饲料级磷酸钙盐，即在磷酸中加入石灰乳沉淀磷酸中的氟离子，再通过压滤脱除沉淀物，因此在脱氟工段产生的大量废渣称为脱氟渣(又称“白肥”)；此外，我国磷化工行业在湿法磷酸生产过程中会产生大量的含磷氟废水，在处理含磷氟废水中氟离子的过程中，主要采用加入石灰乳、碳酸钙等钙盐来沉淀废水中的氟离子，经过滤同样产生大量的脱氟渣。该脱氟渣中磷氟资源丰富，干基中氟含量可高达 15%-40%。
[0003]目前企业对于副产的脱氟渣一般采用堆存和出售作为肥料原料使用。脱氟渣当做废弃物作堆存处理，不仅没有利用脱氟渣中的磷氟资源，还占用土地，付出昂贵的维护费用，并且对环境也造成一定的污染。脱氟渣作为肥料原料使用，由于含有大量的F，应用于农作物可造成植物中毒和土壤污染，存在一定的风险，因此，脱氟渣作为肥料使用受到一定的限制。由于脱氟渣难于处理已经造成脱氟渣的堆积难题，给企业的正常生产带来极大的压力，因此提取脱氟渣中氟资源，促进脱氟渣的有效利用对相关企业具有重要的现实意义。
[0004]在申请号为201110319555.9的专利文献中公开了《一种回收脱氟渣中磷和氟的方法》，该专利参照传统硫酸分解磷矿的方法回收脱氟渣中的氟资源，但工艺复杂，设备投资大，并且氟资源的回收率较低。
[0005]传统氟化钙与硫酸反应制取氢氟酸技术需要使用庞大的转炉，设备投资大、运行成本高；并且氟化钙与硫酸在反应过程中会发生物料浆料状、稀粘状，对转炉内壁腐蚀很大，转炉维修成本高；此外，为了保证氟化钙与萤石反应的顺利进行，需要在转炉外侧加热，一般使用高温气体先把热能传递给转炉炉壁，炉壁再把热能传递给物料，这种加热方式热效率很低，热能利用率仅约25% ;传统氟化钙与硫酸反应工艺复杂，为了保证反应完全常常反应时间长、反应温度高。
[0006]在申请号为200880003959.3的专利文献中公开了《由氟化钙和硫酸制备氟化氢》，该专利用含氟化钙的细粉与硫酸反应制取氟化氢，但硫酸用量大大过量，反应温度高，设备材料要求高。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服上述缺点而提供一种微波分解干法快速提取脱氟渣中氟资源的方法，该方法具有工艺简单、反应快速、氟资源回收率高、设备投资小及易于工业化生产的特点。
[0008]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:一种微波分解干法快速提取脱氟渣中氟资源的方法，包括以下步骤:在微波反应器中加入脱氟渣和浓硫酸，利用频率为915MHz?2.45GHz的微波加热控制脱氟渣与浓硫酸的反应并控制反应过程中混合的反应物料呈固体状，反应产生的气体经纯化、冷凝、精馏得到无水氟化氢，或经纯化、吸收得到氢氟酸，或采用本专业技术人员所熟知的传统方法回收制成其它氟化物产品，反应后的固体渣排出用于生产肥料；所述脱氟渣中氟含量为10%?40%且氟以氟化钙的形式存在，脱氟渣的游离水含量为O?10% ;所述浓硫酸的浓度为93%-100% ;脱氟渣与浓硫酸的加入质量比为1:0.4?I ;微波反应器内温度为110-250°C，反应时间为4_40min。
[0009]所述微波反应器内温度优选为120-220 °C ;反应时间优选为5_30min。
[0010]进一步，所述微波反应器内温度更优选为150_200°C ;反应时间更优选为10_20mino
[0011 ] 上述其它氟化物产品可以为氟化钠、氟化铵、四氟化硅、氟硅酸、氟化氢铵、冰晶石、氟化铝和氟化钙中的一种或多种。
[0012]本发明中，除非另加说明，否则本说明书中所有含量百分数均为质量百分含量。
[0013]本发明涉及的脱氟渣与硫酸反应提取氟资源的主要化学反应如下:
脱氟渣中的氟化钙与硫酸反应，生成氟化氢和硫酸钙:
CaF2 + H2SO4 — 2HF i + CaSO4 I与现有技术相比，本发明所具有的有益效果:
(1)利用微波加热分解技术，工艺简单，物料在4-40min内迅速反应完全，氟回收率高达90%以上，大幅提尚了生广率；
(2)由于反应迅速，使得反应所需的设备体积大大减小，减少了设备投资；
(3)微波内热式分解反应，热效率很高，相比传统高温空气传热工艺大幅降低了能耗，热能利用率尚;
(4)由于干法提取，物料在反应过程中呈固体状，大大减轻了反应对设备材质的腐蚀，降低了设备的防腐要求，拓宽了设备材质的选择范围，提高了设备的使用年限，降低了生产成本，更易于工业化生产。
[0014](5)相比传统氟化钙与硫酸制取氟化氢约300°C的高温反应，本发明工艺的反应温度仅110-250°C，操作条件相对温和，有利于降低设备成本和能耗；
(6 )脱氟渣经微波分解干法快速提取氟资源后，得到固体渣由于基本不含氟，可作为含磷原料添加到肥料生产中。
[0015](7)本发明技术应用于脱氟渣的处理，将有效的回收脱氟渣中的氟资源转化为高附加值的氟产品，解决脱氟渣的利用问题，增加企业的经济效益。
【具体实施方式】
[0016]为了便于理解本发明，采用以下实施例阐述本
【发明内容】
，但本发明的内容不仅仅限于下面的实施例。
[0017]实施例1
一种微波分解干法快速提取脱氟渣中氟资源的方法，包括以下步骤:
在内衬聚四氟乙烯的微波反应器中加入100g的脱氟渣和800g浓硫酸，脱氟渣中氟含量为25%、P205含量为15%、游离水含量为5%，浓硫酸的浓度为98%。利用频率为2.45GHz的微波加热控制脱氟渣与浓硫酸的反应并控制反应过程中混合的反应物料呈固体状，微波反应器内温度为150°C，反应时间为20min ;反应产生的气体经纯化、吸收得到浓度为50%的氢氟酸产品，氟回收率达92% ;反应后的固体渣排出用于生产普钙产品。
[0018]实施例2
一种微波分解干法快速提取脱氟渣中氟资源的方法，包括以下步骤: