一种含氟废弃物资源化利用环保处理系统的制作方法

本发明属于环保和无机化工领域，具体涉及到一种含氟废弃物资源化利用环保处理系统。

背景技术：

目前，国内绝多数磷肥厂家都是将氟硅酸进一步加工成为氟硅酸钠产品，这是一种低值、市场容量又不大的产品，而且在加工过程中二次污染治理量很大。在市场竞争日益激烈的今天，节能降耗，形成低投入、低消耗、低排放和高效率的节能型生成工艺，实现循环经济“减量化、再利用、资源化”的三大原则已经成为世界工业生产的主旋律，同时也在响应环保节能和废物再利用的号召。

因此在磷肥工业中产生大量含有HF和SiF₄的废气都属于有毒、有害气体，必须加以处理会后才能排放，否则会造成严重的大气污染，工业上多是用水吸收得到氢氟酸和氟硅酸，这样虽然避免了含氟气对大气造成的污染，但却同时产生了废渣或者废液的污染。

因为含氟废气中有制作冰晶石的成分，随着应用经济环保型生产工艺的呼声越来越高，对于冰晶石产品要求也越来越高，冰晶石工业化的生产方法主要有纯碱氟氯酸法，粘土盐卤法、氟硅酸生产冰晶石联产白炭黑等，这些方法均需要占用一定的氟资源，生产成本相对较高，并且现行工艺都存在程度不同的环境污染。国内还有一种方法就是用水吸收后，向其中一部分加入氢氧化铝，向另一部分加入碳酸钠等处理制备冰晶石，这种方法工艺简单，生产成本低，但是由于硅胶和氟化铝都是沉淀，二者分离困难，没有很好的办法导致了此种工艺停滞不前和使用率不高。还有一些处理含氟废气中，氢氧化铝和氟化氢在流化床内反应，所产生的水蒸气四氟化硅气体，未能得到有效的利用或者利用的不充分，对于当今社会都是一种经济和资源的浪费。

技术实现要素：

本发明的目的是提供了一种含氟废弃物资源化利用环保处理系统，解决了上述问题的不足，该系统中设备可以有效的将硅胶和氟化铝二者难分离的沉淀物分离，使之制备冰晶石工艺简化，还能达到回收利用其他反应物的目的。

本发明是通过以下方式实现的一种含氟废弃物资源化利用环保处理系统,主要由吸收系统、冰晶石制备系统、水玻璃制备系统组成，其中吸收系统：泼水轮水洗室左侧连通烟气入口，烟气经过泼水轮水洗室对烟气中的氟进行初步吸收，泼水轮水洗室右侧与吸收塔连接，吸收塔下方设有一级循环槽，在吸收塔内由下到上依次设有一级喷淋层、一级旋流器、二级喷淋层、二级旋流器和烟气出口；一级喷淋层与一级循环槽之间设有一级循环泵，一级循环槽与二级循环罐的返回管路之间设有连通管路，通过此连通管路对一级循环槽进行补水，二级循环罐上端设有补充水入口，二级循环罐下端与二级喷淋层连接且之间设有二级循环泵，所述的一级循环槽的左侧连接着两个取出液泵，且一条连接管路同时也与泼水轮水洗室下部相连，其中一个取出液泵与氟铝反应罐连通，另一个取出液泵与氟钠反应罐连通，一级循环槽的右侧与滤液泵连通；

所述的冰晶石制备系统：氢氧化铝螺旋给料机与氟铝反应罐上端连通，氟铝反应罐的右侧与硅胶过滤器连通，硅胶过滤器的一端通过氟化铝溶液取出泵与带搅拌器混合罐连通，另一端与硅胶储罐上端连通；碳酸钠螺旋给料机与氟钠反应罐上端连通，氟钠反应罐的右侧与硅胶过滤器连通，硅胶过滤器的一端通过氟化钠溶液取出泵与带搅拌器混合罐连通，另一端与硅胶储罐下端连通；所述的硅胶储罐还与板框压滤机的左侧通过硅胶抽取泵连通，所述的带搅拌器混合罐分别与板框压滤机和冰晶石过滤器连接，冰晶石过滤器的一端通过滤液泵与一级循环槽连接，另一端与流化床干燥机连接，流化床干燥机上端与旋风分离器连接，旋风分离器通过循环风机与干燥用空气加热器连接，干燥用空气加热器与流化床干燥机连接，所述的干燥用空气加热器的热源为通过管道连接的来自公用工程的蒸汽，蒸汽换热后凝结为冷凝水通过管道连接送出系统进行回收利用，所述的旋风分离器下端和流化床干燥机的下端通过管道都与冰晶石包装机连接；

所述的水玻璃制备系统：氨水储罐通过氨水泵与水洗槽上端连接，来自公用工程的水管路通过水洗泵也与水洗槽上端连接，水洗槽的下端连接着过磷酸钙工段配酸系统，水洗槽的左侧与板框压滤机连接，板框压滤机的下端与带搅拌器混合罐连接，水洗槽的右侧与带搅拌器配料槽的左侧连接，氢氧化钠粉末进入螺旋给料机中，且螺旋给料机与带搅拌器配料槽上端连接，来自公用工程的水管路通过配料泵与带搅拌器配料槽上端连接，带搅拌器配料槽下端通过抽取泵与反应釜连接，反应釜的热源为通过管道连接的来自公用工程的蒸汽，蒸汽换热后凝结为冷凝水通过管道连接送出系统进行回收利用，且反应釜的下端连接着中间储罐，叶片真空过滤机与中间储罐连接，叶片真空过滤机左侧与真空泵连接，所述的叶片真空过滤机的下端滤出不溶残渣去废物处理系统。

该技术方案设计到以下化学方程式：

HF↑+H₂O===HF（水溶液）

3SiF₄+4H₂O===2H₂SiF₆+SiO₂·2H₂O↓

SiF₄+2HF===H₂SiF₆

H₂SiF₆+2Al(OH)₃===2AlF₃+SiO₂·nH₂O↓

3HF+Al(OH)₃===AlF₃+3H₂0

H₂SiF₆+3Na₂CO₃===6NaF+SiO₂·nH₂O↓+3CO₂↑

2HF+Na₂CO₃===2NaF+H₂0+CO₂↑

nNaF+AlF₃===nNaF·AlF₃↓

nSiO₂+2NaOH===Na₂O·nSiO₂+H₂O

磷肥厂含氟烟气经过泼水轮水洗室通过一次水洗吸收后自吸收塔下部入口进入吸收塔，含氟烟气在吸收塔内自下而上再经过两层喷淋层吸收，烟气中的氟气溶解于水，形成HF水溶液，烟气中的四氟化硅被水吸收后形成固态冰晶石和HF水溶液，含水洁净烟气经过一级旋流器、二级旋流器旋流除去烟气中水雾后通过吸收塔顶部的烟气出口排出，送入烟囱排放大气。

本发明的有益效果为结构设计合理，通过吸收系统、冰晶石制备系统和水玻璃制备系统的巧妙组合，能充分的利用废弃物资源，整套吸收制备系统的废水零排放，废渣微量排放，具有无污染回收率高的优点，有效的节约能源使用，实现了绿色环保的目的。

附图说明

图1为吸收系统示意图；

图2为冰晶石制备系统示意图；

图3为水玻璃制备系统示意图；

如图1至图3所述，泼水轮水洗室（1），一级循环槽（2），吸收塔（3），一级喷淋层（4），一级旋流器（5），二级喷淋层（6），二级旋流器（7），一级循环泵（8），二级循环罐（9），二级循环泵（10），取出液泵（11-1），取出液泵（11-2），氟铝反应罐（12），硅胶过滤器（13-1），硅胶过滤器（13-2），氟钠反应罐（14），硅胶储罐（15），氟化铝溶液取出泵（16），氟化钠溶液取出泵（17），带搅拌器混合罐（18），冰晶石过滤器（19），滤液泵（20），流化床干燥机（21），旋风分离器（22），循环风机（23），干燥用空气加热器（24），冰晶石包装机（25），氨水储罐（26），氨水泵（27），硅胶抽取泵（28），板框压滤机（29），水洗槽（30），带搅拌器配料槽（31），水洗泵（32），螺旋给料机（33），配料泵（34），抽取泵（35），反应釜（36），中间储罐（37），叶片真空过滤机（38），真空泵（39），氢氧化铝螺旋给料机（40），碳酸钠螺旋给料机（41）。

具体实施方式

一种含氟废弃物资源化利用环保处理系统,主要由吸收系统、冰晶石制备系统、水玻璃制备系统组成，其中吸收系统：泼水轮水洗室（1）左侧连通烟气入口，烟气经过泼水轮水洗室（1）对烟气中的氟进行初步吸收，泼水轮水洗室（1）右侧与吸收塔（3）连接，吸收塔（3）下方设有一级循环槽（2），在吸收塔（3）内由下到上依次设有一级喷淋层（4）、一级旋流器（5）、二级喷淋层（6）、二级旋流器（7）和烟气出口；一级喷淋层（4）与一级循环槽（2）之间设有一级循环泵（8），一级循环槽（2）与二级循环罐（9）的返回管路之间设有连通管路，通过此连通管路对一级循环槽（2）进行补水，二级循环罐（9）上端设有补充水入口，二级循环罐（9）下端与二级喷淋层（6）连接且之间设有二级循环泵（10），所述的一级循环槽（2）的左侧连接着取出液泵（11-1）和取出液泵（11-2），且一条连接管路同时也与泼水轮水洗室（1）下部相连，其中一个取出液泵（11-1）与氟铝反应罐（12）连通，另一个取出液泵（11-2）与氟钠反应罐（14）连通，一级循环槽（2）的右侧与滤液泵（20）连通；

所述的冰晶石制备系统：氢氧化铝螺旋给料机（40）与氟铝反应罐（12）上端连通，氟铝反应罐（12）的右侧与硅胶过滤器（13-1）连通，硅胶过滤器（13-1）的一端通过氟化铝溶液取出泵（16）与带搅拌器混合罐（18）连通，另一端与硅胶储罐（15）上端连通；碳酸钠螺旋给料机（41）与氟钠反应罐（14）上端连通，氟钠反应罐（14）的右侧与硅胶过滤器（13-2）连通，硅胶过滤器（13-2）的一端通过氟化钠溶液取出泵（17）与带搅拌器混合罐（18）连通，另一端与硅胶储罐（15）下端连通；所述的硅胶储罐（15）还与板框压滤机（29）的左侧连通，所述的带搅拌器混合罐（18）分别与板框压滤机（29）和冰晶石过滤器（19）连接，冰晶石过滤器（19）的一端通过滤液泵（20）与一级循环槽（2）连接，另一端与流化床干燥机（21）连接，流化床干燥机（21）上端与旋风分离器（22）连接，旋风分离器（22）通过循环风机（23）与干燥用空气加热器（24）连接，干燥用空气加热器（24）与流化床干燥机（21）连接，所述的干燥用空气加热器（24）的热源为通过管道连接的来自公用工程的蒸汽，蒸汽换热后凝结为冷凝水通过管道连接送出系统进行回收利用，所述的旋风分离器（22）下端和流化床干燥机（21）的下端通过管道都与冰晶石包装机（25）连接；

所述的水玻璃制备系统：氨水储罐（26）通过氨水泵（27）与水洗槽（30）上端连接，来自公用工程的水管路通过水洗泵（32）也与水洗槽（30）上端连接，水洗槽（30）的下端连接着过磷酸钙工段配酸系统，水洗槽（30）的左侧与板框压滤机（29）连接，板框压滤机（29）的下端与带搅拌器混合罐（18）连接，水洗槽（30）的右侧与带搅拌器配料槽（31）的左侧连接，氢氧化钠粉末进入螺旋给料机（33）中，且螺旋给料机（33）与带搅拌器配料槽（31）上端连接，来自公用工程的水管路通过配料泵（34）与带搅拌器配料槽（31）上端连接，带搅拌器配料槽（31）下端通过抽取泵（35）与反应釜（36）连接，反应釜（36）的热源为通过管道连接的来自公用工程的蒸汽，蒸汽换热后凝结为冷凝水通过管道连接送出系统进行回收利用，且反应釜（36）的下端连接着中间储罐（37），叶片真空过滤机（38）与中间储罐（37）连接，叶片真空过滤机（38）左侧与真空泵（39）连接，所述的叶片真空过滤机（38）的下端滤出不溶残渣去废物处理系统。

工序流程：含氟废气通过烟气入口进入泼水轮水洗室再到吸收塔内，吸收塔内分为两级喷淋。一级循环泵自吸收塔底的一级循环槽内抽水送至吸收塔内进行一级喷淋层吸收，吸收后吸收液落回一级循环槽内，当一级循环槽内溶液达到一定浓度后，分别由两只取出液泵同时定量抽取一级循环槽内的溶液送到氟铝反应罐和氟钠反应罐中，一级循环槽液位降低反馈给调节阀，调节阀开启，补充水补充到一级循环槽中。二级循环罐中的水被抽取送至吸收塔上部进行二级喷淋层吸收，吸收液落回二级旋流器上通过返回管流回二级循环罐。一级循环槽的补充水通过二级循环返回管支路补充。二级循环罐的补充水通过系统外补充水管路补充。在氟钠反应罐中由碳酸钠螺旋给料机定量加入碳酸钠粉末，在氟钠反应罐中搅拌反应产生氟化钠和硅胶，氟化钠和硅胶混合液经过硅胶过滤器过滤后，硅胶滤出送至硅胶储罐，滤出的氟化钠溶液经氟化钠溶液抽取泵抽取送至带搅拌器混合罐。在氟铝反应罐中氢氧化铝由螺旋给料机定量加入氢氧化铝粉末，在氟铝反应罐中搅拌反应产生氟化铝和硅胶，氟化铝和硅胶混合液经过硅胶过滤器过滤后，硅胶滤出送至硅胶储罐，滤出的氟化铝溶液经氟化铝溶液抽取泵抽取送至带搅拌器混合罐。氟化钠溶液和氟化铝溶液在带搅拌器混合罐中经过搅拌反应产生冰晶石絮状物。混合液经过过滤器过滤后，滤液送回吸收塔内重新利用，滤出的冰晶石絮状物送至流化床干燥机内进行干燥，干燥的热源为来自公用工程的蒸汽，换热后的蒸汽冷凝为冷凝水送回公用工程中回收利用。干燥得到冰晶石粉末，经过打包包装后送至冰晶石仓库。

滤出的硅胶经过硅胶抽取泵送至板框压滤机中进行压滤，滤液送回带搅拌器混合罐，滤出的硅胶经运输皮带运输到水洗槽中。硅胶在水洗槽内被氨水和水中和水洗，水洗后的溶液送到磷肥工业过磷酸钙工段配酸岗位再利用，中和后的硅胶经过皮带送入配料槽中，在配料槽中由螺旋加料机定量加入氢氧化钠，同时由配料泵加入足量的水，经过搅拌充分混合后由配料泵抽取后送到反应釜内，在反应釜内保持160摄氏度0.7~0.8MPa状态6~7个小时，充分反应后产生水玻璃溶液送到中间储罐中，真空泵抽取中间储罐中的溶液通过真空叶片过滤机真空抽滤后得到一定浓度的水玻璃溶液，送到水玻璃溶液储罐中，过滤的滤渣送去废物处理。