专利名称：从淤泥中回收磷的方法
技术领域：
本发明涉及一种从含磷淤泥中回收磷的方法，特别是，涉及进一步用磷酸盐处理这种淤泥，促使磷颗粒聚结进入磷分散相中。
生产磷的淤泥中可能含有少量的磷和尘土颗粒分散于水相中。出于经济和环保考虑，磷应该从淤泥中分离出来。由于过滤后的磷大多数都分散在水中，通过过滤的方法不能从淤泥中回收磷。在隔绝空气的条件下加热淤泥蒸发水分，能够分离回收磷，但是这并不是经济的方法。也能够向淤泥中加入各种物质促使磷颗粒聚结，但是迄今为止，这种方法还不是很有效。
本发明一方面提供一种从含有约1～15wt％的分散磷的含水淤泥中回收元素磷的方法，其包括(A)基于所述淤泥中磷的含量，向所述淤泥中加入约1～20wt％以下通式表示的磷酸盐 其中R是碱金属或铵，n＝0～30；(B)熔融所述淤泥中的磷；(C)从所述淤泥中把液态的磷和水与固体分离开；和(D)从水中分离出液态磷。
优选所述分散磷颗粒很小而不沉降。
R优选为钠，因此磷酸盐可以是三聚磷酸钠，或焦磷酸四钠，或六偏磷酸钠。
R也可以是钾。
通常n＝0～12。
淤泥最好加热到约50～70℃以熔化所述磷。
通常通过过滤或离心或重力排出法从所述淤泥中分离出液态磷和水。
本发明也提供一种方法，用于处理分散有约5～10wt％的单质磷颗粒的含水淤泥，包括(1)基于所述淤泥中磷的含量，向所述淤泥中加入约1～20wt％的三聚磷酸钠、焦磷酸四钠，或六偏磷酸钠；(2)加热所述淤泥超过所述磷的熔点，由此熔化所述磷；(3)过滤所述淤泥，把液态磷和水与固体分离；和(4)从水中分离出所述液态磷。
本发明的实施方案中，磷酸盐可以是三聚磷酸钠或焦磷酸四钠或六偏磷酸钠。添加剂的添加量优选为约2～10wt％。
本发明也提供一种方法，用于从含有约5～10wt％尘土包封的细小而不能沉降的分散磷颗粒的淤泥中分离出单质磷，其包括(1)基于所述淤泥中磷的含量，向所述淤泥中加入约1～20wt％的六偏磷酸钠；(2)加热所述淤泥到约50～70℃；(3)过滤所述淤泥，把固体从液态磷和水中分离出来；和(4)从水中分离出所述液态磷。
液态的磷通过重力排出法就可以与水分开，六偏磷酸盐的加入量为约2～10wt％。
向加热的含磷水性淤泥中加入某些磷酸盐并随后过滤，可以促使分散的磷颗粒聚结成连续的磷层。这样，磷就可以很容易地分离出来，回收为有价值的产品。
这种方法从淤泥中把磷回收为有价值的产品，并把淤泥转化为惰性无害的废物便于处置，其是很经济有效方法。
本发明适用于分散磷颗粒为不连续相的含水淤泥。淤泥中磷含量应至少约1wt％(基于淤泥重)，因为用本发明的方法处理含磷量更低的淤泥通常是不经济的。含磷量超过约15wt％的淤泥具有连续的磷相，能够通过其他方法更经济地处理。淤泥中优选含有约5～10wt％的磷，磷通常是以水分散的P4磷颗粒存在，其太小而不容易沉降。“尘土”和其他带电杂质的颗粒在悬浮物中与磷混在一起，阻止了磷颗粒的聚结。这种“尘土”是各种物质的混合物，如焦炭、沙子、磷酸盐岩块等。
把含水淤泥放入槽中，并向其中加入具有如下通式的磷酸盐 其中R为碱金属或铵，n＝0～30。优选n＝0～12而R为钠或钾，其中许多盐都可以从市场商购获得；钠盐由于更廉价，是最优选的。这些磷酸盐大多数都可商购获取，其是并不能采用过去常常制备市售磷酸盐相同的方法制取的磷酸盐。
三聚磷酸钠(STTP)、焦磷酸四钠(TSPP)是优选的磷酸盐，其分别具有如下通式 另一种优选的盐是六偏磷酸钠(SHMP)，是可以商购获得的。
之所以优选这些磷酸盐，是因为其很有效并容易商购。
向淤泥中加入的磷酸盐量应该约1～20wt％(基于淤泥中磷的重量)，更低的加入量不是很有效，而加入的量过高通常没有更多的受益是不必要的；优选的加入量为约2～10wt％。
在加入磷酸盐之前或之后，要把淤泥温度加热到磷的熔点(44.1℃)之上，优选加热到约50～70℃。优选在加热下搅拌约5～60min。然后过滤淤泥，优选在约68.94～689.47kN/m2(10～约100psi)，或者离心分离。水相中的水和液态磷作为滤液穿过滤纸，而尘土形成滤饼。过滤或离心后的磷颗粒在水相中聚结沉到槽底，形成液体磷相。这种磷相很容易通过重力排出法、泵吸出、笔水或其他技术从水相分离出。该方法可以采用连续式或间歇式进行。
以下实施例更进一步举例说明本发明实施例在一系列的实验中，P4淤泥(100g)注入1L烧瓶中并装上带变速马达的不锈钢搅拌器。烧瓶放入大型Pyrex水槽中，水槽已用浸入式加热器加热到65～70℃。一旦烧瓶中内容物的温度达到60℃，就保持温度，加入添加剂并搅拌混合物。搅拌完成后，保持温度在磷熔点之上过滤或离心烧瓶中的内容物。淤泥中的尘土形成滤饼。分离出的磷和水滤液进入水相中，水在顶部，磷相在底部。称重收集的磷和滤饼，分析其组成。回收的磷纯度超过99％。以下表格给出结果
a＝3次平均d＝4次平均b＝5次平均e＝几乎没有聚结；散开的磷珠约占滤出的磷的一半c＝2次平均这些实施例表明，如果不使用添加剂或使用过氧化氢或铬酸作添加剂，仅仅回收约30wt％的磷。然而，如果使用本发明的磷酸盐可能回收约60wt％的磷。当使用SHMP作添加剂时，可以观察到更大的磷聚结。
权利要求
1.一种用于从含有约1～15wt％的分散磷的含水淤泥中回收单质磷的方法，其包括(A)基于所述淤泥中磷的含量，向所述淤泥中加入约1～20wt％的具有如下通式的磷酸盐 其中R是碱金属或铵，n＝0～30；(B)熔化所述淤泥中的磷；(C)从所述淤泥中把液态磷和水与固体分离开；和(D)从水中分离出所述液态磷。
2.权利要求1的方法，其中所述分散的磷颗粒很小而不会沉降出。
3.权利要求1或2的方法，其中R是钠。
4.权利要求3的方法，其中所述磷酸盐是三聚磷酸钠。
5.权利要求3的方法，其中的所述磷酸盐是焦磷酸四钠。
6.权利要求3的方法，其中的所述磷酸盐是六偏磷酸钠。
7.权利要求1或2的方法，其中R是钾。
8.前述权利要求中的任一项的方法，其中n＝0～12。
9.前述权利要求中的任一项的方法，其中所述淤泥被加热到约50～70℃的温度，以熔化所述磷。
10.前述权利要求中的任一项的方法，其中液态磷和水通过过滤从所述淤泥中分离出来。
11.权利要求1～9中的任一项的方法，其中液态磷和水通过离心从所述淤泥中分离出来。
12.权利要求1～9中的任一项的方法，其中液态磷通过重力排出法从水中分离出来。
13.一种用于处理分散有约5～10wt％的单质磷颗粒的含水淤泥的方法，包括(1)基于所述淤泥中磷的含量，向所述淤泥中加入约1～20wt％的三聚磷酸钠、焦磷酸四钠，或六偏磷酸钠；(2)加热所述淤泥超过所述磷的熔点，以熔化所述磷；(3)过滤所述淤泥，把液态磷和水与固体分离开；和(4)从水中分离出所述液态磷。
14.权利要求13的方法，其中所述磷酸盐是三聚磷酸钠。
15.权利要求13的方法，其中的所述磷酸盐是焦磷酸四钠。
16.权利要求13的方法，其中的所述磷酸盐是六偏磷酸钠。
17.权利要求12的方法，其中所述三聚磷酸钠、焦磷酸四钠或六偏磷酸钠的加入量为约2～10wt％。
18.一种用于从含有约5～10wt％尘土包封的细小而不能沉降的分散磷颗粒的淤泥中分离出单质磷的方法，其包括(1)基于所述淤泥中磷的含量，向所述淤泥中加入约1～20wt％的六偏磷酸钠；(2)加热所述淤泥至约50～70℃；(3)过滤所述淤泥，把其中的固体从液态磷和水中分离出来；和(4)从水中分离出所述液态磷。
19.权利要求18的方法，其中液态磷通过重力排出法从水中分离出来。
20.权利要求18的方法，其中所述六偏磷酸钠的加入量为约2～10wt％。
全文摘要
公开了一种用于从含有约1～15wt％的分散磷颗粒的含水淤泥中回收单质磷的方法。基于所述淤泥中磷的含量，向所述淤泥中加入约1～20wt％的具有通式(I)的磷酸盐，其中R是碱金属或铵，n＝0～30。熔化所述淤泥中的磷，从所述淤泥中把液态磷和水与固体分离开。然后从水中分离出液态磷。
文档编号C02F1/00GK1509256SQ02810113
公开日2004年6月30日 申请日期2002年3月21日 优先权日2001年5月17日
发明者M·S·萨兰, M S 萨兰 申请人:格伦·斯普林斯控股公司, 格伦 斯普林斯控股公司