磷酸盐淤浆的处理方法技术

本发明专利技术提供了一种磷酸盐淤浆的处理方法，可将工业废物再利用，包括将金属材料磷化涂覆处理产生的ｐＨ低于７、磷酸盐淤浆含量不高于５０％重量的含磷酸盐淤浆的水基稀浆和铁组分装入封闭耐压容器中，在适宜压力下将内容物进行加热处理，然后将含有沉淀的产物过滤，回收难溶性碱式磷酸铁沉淀。可回收不引起环境污染的难溶性碱式磷酸铁。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术作为一种回收工业废物的技术，涉及一种，它包括从金属材料磷化涂覆处理产生的磷酸盐淤浆中回收不引起环境污染的、难溶性碱式磷酸铁。通常，作为金属材料表面处理(包括防锈、内涂覆、电绝缘、润滑内涂覆等)的一种方法，进行磷化涂覆处理的目的是在金属材料表面形成磷酸盐涂层并粘附其上。磷化涂覆处理应用于广泛的工业领域，包括汽车、电器、铁管、建筑材料等。目前，磷化涂覆处理产生的磷酸盐淤浆多被作为工业废物。在日本，每年产生的干淤浆达到约5000吨。最近，人们已开始研究磷酸盐淤浆的再利用，即回收技术。有一种回收磷酸盐淤浆的方法，是除去磷酸盐淤浆稀浆中的水，然后与水泥混合、固化，这种固化的磷酸盐淤浆常可用以填筑。例如，日本专利公告号55—19316和54—18663，以及日本专利公开号1—100008等，公开了一种将磷酸盐淤浆溶于碱中从而回收磷酸钠的技术。日本专利公开号5—320938公开了一种处理磷酸盐的方法，它是在金属材料磷化涂覆处理产生的磷酸盐淤浆中加入水，在一封闭容器中于适宜压力下进行加热处理，然后将此产物过滤，回收滤液中的磷酸溶液。但是日本专利公开号5—320938中的方法主要涉及从磷酸盐淤浆中回收磷酸，从本质上来说并没有将磷酸盐淤浆再利用。目前还没有一种将大量产生的磷酸盐淤浆再利用的划时代的方法。因此，已尝试的磷酸盐淤浆处理方法是填筑或在一定地域内排入海中等基于大规模投资方法。考虑这些方法时，很担心随着时间的流逝填筑的硫酸盐淤浆组分溶解，污染土壤；进而含有溶解物质的水进入地下，污染地下水。另外，还担心排入海中的废物会引起海洋污染。因此，这些方法会引起环境污染问题。为了解决先有技术中的问题，本专利技术的目标是提供一种不会引起海洋污染、土壤污染等环境污染问题的磷酸盐淤浆处理方法，使再利用成为可能。本专利技术人为了解决上述问题进行了广泛研究，结果发现可以在金属材料磷化涂覆处理产生的磷酸盐淤浆中加入铁组分，在封闭的耐压容器中于适宜压力下进行加热处理，从而可回收难溶性碱式磷酸铁，以致完成了本专利技术。本专利技术提供了一种处理磷酸盐淤浆的方法，包括将金属材料磷化涂覆处理产生的pH低于7、磷酸盐淤浆含量不高于50％重量的含磷酸盐淤浆的水基稀浆和铁组分装入封闭耐压容器中；在适宜压力下将内容物进行热处理，优选温度为不低于150℃，压力为不低于4kg/cm2G，热处理不少于2小时；然后，将含有沉淀的产物过滤，并回收难溶性碱式磷酸铁沉淀。附图说明图1显示了处理磷酸盐淤浆步骤的简易流程图。本专利技术中磷化涂覆处理产生的含磷酸盐淤浆的水基稀浆包括由所处理金属的种类和处理目的(包括获得耐腐性、粘附涂覆、和内涂覆如用于拉伸的润滑处理等)的不同而产生的各种稀浆。典型的例子包括锌磷化涂覆处理水基稀浆、锰磷化涂覆处理水基稀浆、铁磷化涂覆处理水基稀浆和锌钙磷化涂覆处理水基稀浆。本专利技术中所用金属材料包括铁、锌、铝及其合金。表1示出了从上述金属材料的磷化涂覆处理中产生的磷酸盐淤浆(干燥状态)的典型组分。如表1所示，干燥的磷酸盐淤浆组成中磷酸根离子含量最大，并大部分形成磷酸铁。本专利技术中含有磷酸盐淤浆的水基稀浆含有50％重量或以下的磷酸盐淤浆。因此，当磷酸盐淤浆中水的含量低于50％重量时，需向其中加入水。所加入的水可以是工业用水或自来水，优选去离子水。磷酸盐淤浆中含有50％重量或以上的水时，可不必加入水而直接处理。将铁组分加入含磷酸盐淤浆的水基稀浆中，此水基稀浆的pH低于7，它含有不高于50％重量的磷酸盐淤浆。本专利技术所用的“铁组分”一词是指金属铁(0价)或亚铁离子(2价)。对于金属铁，优选使用含有尽可能少量杂质的铁。可以选用铁管、铁粉、铁棒、铁砂、铁丝、钢片、钢绵、铁屑等。当铁组分溶于酸，即加入亚铁离子时，需使用内部具有防锈涂层的封闭耐压容器，以防止腐蚀封闭耐压容器。加入铁组分的量为不低于0.001摩尔的铁(0价)比1摩尔磷酸盐淤浆中的铁离子(3价)。当加入亚铁离子(2价)时，优选加入铁组分的量为不低于0.0005摩尔的亚铁离子(2价)比1摩尔磷酸盐淤浆中的铁离子(3价)。当铁组分的量低于上述值时，将不会形成难溶性碱式磷酸铁。将含有磷酸盐淤浆的水基稀浆和铁组分装入封闭的耐压容器中，水基稀浆的pH低于7，它含有不高于50％重量的从金属材料磷化涂覆处理中产生的磷酸盐淤浆。将此耐压容器密封。磷酸盐淤浆的含量高于50％重量是不好的，因为此时处理效率下降。当pH不低于7时，不会发生水热反应，从而不会完成磷酸盐淤浆的降低溶解度处理和再利用。由于通常含磷酸盐淤浆的水基稀浆的pH低于7，所以不必调节pH。所用的封闭耐压容器优选其耐热温度在不低于300℃，耐压不低于30kg/cm2G。当含磷酸盐淤浆的水基稀浆和铁组分被密封之后，在适宜压力下进行热处理。加热温度优选为不低于150℃，更优选不低于170℃以利于磷酸盐淤浆的降低溶解度处理和再利用，最优选不低于190℃。适宜压力优选为不低于4kg/cm2C，更优选不低于8kg/cm2G以利于磷酸盐淤浆的降低溶解度处理和再利用，最优选不低于12kg/cm2G。将内容物在特定的温度和特定的压力下进行处理，维持2小时或2小时以上。当维持时间低于2小时时，很难完成水热反应。将内容物维持2小时或2小时以上之后，冷却至室温。打开密封的耐压容器，取出产物。产物由沉淀和溶液构成，根据加入铁组分的量的不同，沉淀呈浅绿色至黑色，溶液呈浅黄色。然后过滤产物，此沉淀成为过滤后的滤渣—碱式磷酸铁，它是经过磷酸盐淤浆处理得到的，很容易进行降低溶解度处理和再利用。作为优选实施方案，图1显示了处理磷酸盐淤浆步骤的简易流程图。本专利技术并不局限于图1。如图1所示，在磷化涂覆槽(1)中进行磷化涂覆处理，产生了磷酸盐淤浆。然后，在连续处理罐(2)中，由磷化涂覆处理液中沉积出磷酸盐淤浆，并形成含磷酸盐淤浆的稀浆。将上层磷化涂覆处理液送回磷化涂覆槽(1)。保留在沉积稀浆中的涂覆处理液经滤器(3)得以分离。如此从涂覆处理液中分离的磷酸盐淤浆(4)经运输(5)贮存在贮存罐(6)中。将贮存的磷酸盐淤浆、水和铁组分(7)装入封闭耐压容器(8)中，于适宜压力下进行加热处理。加热处理后的产物在缓冲罐(9)中被回收，然后经滤器(10)过滤，得到碱式磷酸铁。X射线分析结果表明，此碱式磷酸铁为Fe3(PO4)2(OH)2。因而，根据本专利技术的方法可获得易于再利用的难溶性碱式磷酸铁，并且获得碱式磷酸铁的产率为不低于85％重量。根据本专利技术的方法经对磷酸盐淤浆的处理获得的碱式磷酸铁，在盐酸、硝酸、硫酸、氢氟酸和磷酸等中的溶解度很低，并在pH不超过12的碱中稳定。因此，碱式磷酸铁组分不会溶于土壤中，所以很安全。由于碱式磷酸铁的粒径小至6—10μm，在各种溶剂中的可分散性和过滤性都很好，因此很容易进行再利用。从金属材料磷化涂覆处理中产生的副产物磷酸盐淤浆的主组分是磷酸铁(FePO4)，如表1所示。向含磷酸铁的磷酸盐浆中加入一种铁组分。然后当在一封闭耐压容器中，在水的存在下，于适宜压力和不低于150℃的温度下进行热处理时，会发生下列式①—④的水热反应，并且主组分磷酸铁会转化成碱式磷酸铁，根据加入铁组分的量的不同，碱式磷酸铁呈浅绿色至黑色。…①…②③②＋③…④事实上，根据反应式①—④的产生碱式磷酸铁的反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理磷酸盐淤浆的方法，包括：将金属材料磷化涂覆处理产生的ｐＨ低于７的含磷酸盐淤浆的水基稀浆和铁组分装入封闭耐压容器中，在适宜压力下将内容物进行热处理，然后，将含有沉淀的产物过滤，并回收难溶性碱式磷酸铁沉淀。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：田口宽树，小隆司，
申请(专利权)人：日本帕卡濑精株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]