一种回收磷石膏中磷资源副产磷酸铵镁的方法技术

本发明专利技术涉及环保技术领域，具体涉及一种回收磷石膏中磷资源副产磷酸铵镁的方法。包括，将磷石膏置于酸性溶液中震荡后过滤得到淋滤液；将氧化锆珠置于淋滤液中震荡吸附得到吸附有磷元素的氧化锆珠；将吸附有磷元素的氧化锆珠置于碱性洗脱液中震荡洗脱得到含有磷元素的洗脱液；向含有磷元素的洗脱液中加入镁盐和铵盐混匀得到反应液，搅拌反应后过滤得沉淀，所述沉淀即为磷酸铵镁。本发明专利技术基于“快速提取

【技术实现步骤摘要】
一种回收磷石膏中磷资源副产磷酸铵镁的方法


[0001]本专利技术涉及环保
，具体涉及一种回收磷石膏中磷资源副产磷酸铵镁的方法。

技术介绍

[0002]磷石膏是硫酸萃取磷矿制磷酸(湿法磷酸)的副产物，理论上每生产1吨磷酸，将会排放4.8
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5.0吨磷石膏。磷石膏中含有大量可溶性磷，并且其露天堆存量巨大，不仅占用大量土地，而且雨水淋滤磷石膏堆场所形成的渗滤液会严重污染土地和水环境。
[0003]目前针对磷石膏资源化的方式很多，包括制硫酸、制硫酸钙晶须、制硫酸铵/硫酸钾、作造纸填料/涂布颜料、制建筑原料及产品、制土壤改良剂、作肥料、作筑路充填材料、制纳米羟基磷灰石等。通过科学合理的工艺回收磷石膏中磷资源，一方面可以补充农业、工业等对磷的需求，另一方面可以大幅降低磷石膏堆放造成的环境污染。
[0004]当前磷石膏中磷资源回收技术工艺包括：化学沉淀法、生物法、离子交换法等。这些技术工艺存在的不足是：(1)化学沉淀法产生的沉淀污泥成分复杂，并且磷酸铁、磷酸铝和磷酸钙不能以肥料的形式直接利用，沉淀污泥需要进一步的后处理工序，成本较高；当废水中磷含量较低时，沉淀效果不太明显；(2)生物法产生的富磷活性污泥量大，且含重金属等，不能直接作为肥料使用，此外目前分离和鉴定PAO仍十分困难，深入研究EBPR过程受到很大限制；(3)离子交换法成本高，树脂处理工艺复杂。除上述磷回收方法外，使用吸附材料对磷进行针对性吸附后洗脱也是常用的磷回收方法，目前磷的吸附材料主要为金属盐吸附材料或者金属氧化物，然而金属盐吸附材料适用在弱酸性、中性、碱性溶液，而磷石膏浸提液呈现强酸性、磷酸盐浓度高、杂质多的特征；而传统金属氧化物吸附材料则仅适用于吸附中低浓度磷酸盐，无法满足磷酸盐浓度较高的磷石膏浸提液的吸附要求；更重要的，磷石膏浸提液中硫酸根离子、钙离子均会影响金属盐和金属氧化物对磷酸盐的吸附，从而导致磷的吸附效率不理想。

技术实现思路

[0005]基于上述内容，本专利技术的目的在于提供一种回收磷石膏中磷资源副产磷酸铵镁的方法。本专利技术基于“快速提取
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选择性吸附
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高效洗脱
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诱导结晶”原理的磷石膏磷资源回收技术工艺。高效回收磷石膏中可溶性磷，选择性吸附材料洗脱后可循环使用，且结晶终产物具有较高经济价值，工艺简单、成本低廉。
[0006]本专利技术提供的技术方案如下：
[0007]一种回收磷石膏中磷资源副产磷酸铵镁的方法，包括以下步骤：
[0008](1)将磷石膏置于酸性溶液中震荡后过滤得到淋滤液；
[0009](2)将氧化锆珠置于淋滤液中震荡吸附得到吸附有磷元素的氧化锆珠；
[0010](3)将吸附有磷元素的氧化锆珠置于碱性洗脱液中震荡洗脱得到含有磷元素的洗脱液；
[0011](4)向含有磷元素的洗脱液中加入镁盐和铵盐混匀得到反应液，搅拌反应后过滤得沉淀，所述沉淀即为磷酸铵镁。
[0012]进一步地，所述步骤(1)中，所述酸性溶液为pH值为1
‑
2的盐酸溶液，所述磷石膏和pH值为1的盐酸溶液的料液比为1g：10mL，震荡时间6h，过滤使用0.45μm滤膜。
[0013]进一步地，所述步骤(2)中，将氧化锆珠置于淋滤液中震荡吸附前，调节淋滤液pH值至2，震荡时间12h；所述氧化锆珠粒径为0.1
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0.2mm，氧化锆珠和淋滤液的料液比为1g：15ml。
[0014]进一步地，所述步骤(3)中，所述碱性洗脱液为1M的氢氧化钠溶液，震荡时间12h；所述吸附有磷元素的氧化锆珠和碱性洗脱液的料液比为1g：15ml。
[0015]控制pH值是可以得到最佳反应条件。通过实验验证，pH＝1的HCl有利于浸提出磷石膏中的磷，因为磷石膏不溶于乙醇，微溶于水，能溶于酸、铵盐、甘油；酸性条件(pH＝2)有利于氧化锆珠吸附淋滤液中的磷，因为锆的氧化物对磷的高效吸附特性是由于锆的水合形式可以提供氢氧根离子和水分子，通过产生四核离子和八核类物质而有利于磷酸盐交换，反应式如下：
[0016][0017][0018][0019]而洗脱氧化锆珠上的磷则是利用的1MNaOH，因为大量的OH
‑
会推动反应逆向进行，使负载Zr的吸附剂将吸附的磷酸根脱附下来，反应式同上。进一步地，所述步骤(4)中，所述镁盐为氯化镁，所述铵盐为氯化铵，所述反应液中Mg:N:P的摩尔比为2:2:1，所述反应液pH值为9.5。
[0020]随着N/P摩尔比增大，磷去除率随之增大；而Mg/P比值在1
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2之间可以增加鸟粪石的过饱和度，有利于磷的去除和沉淀生成。
[0021]进一步地，所述步骤(4)中，搅拌反应条件为：转速450r/min，温度25℃，时间3h。
[0022]进一步地，所述步骤(3)中震荡洗脱后的氧化锆球循环使用。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0024]本专利技术以氧化锆珠材料作为吸附材料，氧化锆具有较高的选择性吸附能力(锆的氧化物对磷的高效吸附特性是因为锆的水合形式可以提供氢氧根离子和水分子，通过产生四核离子和八核类物质而有利于磷酸盐交换。)，有着吸附磷效果优良、无毒、环境友好、化学性质稳定性等优点，有利于磷资源回收后氧化锆自身的循环利用。根据实验研究，氧化锆珠吸附PO4的容量高达4948.905132ug/g。经过检测，磷石膏浸提液中氟离子浓度高达4890mg/L，因为氧化锆珠高效的选择吸附磷酸盐的特性，使得洗脱液中氟离子浓度仅为54mg/L，去除率高达98.89％。除此之外，磷石膏及浸出液中主要杂质硫酸根、钙、镁、铝、锰、铁都可以通过本专利技术进行去除，去除率均达95％以上。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例回收磷石膏中磷资源副产磷酸铵镁工艺流程图；
[0026]图2为本专利技术实施例使用的氧化锆珠实物图；
[0027]图3为本专利技术实施例2不同pH条件下磷石膏淋滤液中磷的含量；
[0028]图4为本专利技术实施例2不同pH条件下氧化锆珠吸附后上清液磷的含量；
[0029]图5为本专利技术实施例2不同pH条件下氧化锆珠洗脱后上清液磷的含量；
[0030]图6为本专利技术实施例2浸提液与洗脱液中其他离子浓度对比；
[0031]图7为本专利技术实施例2制备的磷酸铵镁实物及SEM图；
[0032]图8为本专利技术实施例2制备的磷酸铵镁XRD图。
具体实施方式
[0033]现详细说明本专利技术的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本专利技术的限制，而应理解为是对本专利技术的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
[0034]应理解本专利技术中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本专利技术。另外，对于本专利技术中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种回收磷石膏中磷资源副产磷酸铵镁的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将磷石膏置于酸性溶液中震荡后过滤得到淋滤液；(2)将氧化锆珠置于淋滤液中震荡吸附得到吸附有磷元素的氧化锆珠；(3)将吸附有磷元素的氧化锆珠置于碱性洗脱液中震荡洗脱得到含有磷元素的洗脱液；(4)向含有磷元素的洗脱液中加入镁盐和铵盐混匀得到反应液，搅拌反应后过滤得沉淀，所述沉淀即为磷酸铵镁。2.根据权利要求1所述的回收磷石膏中磷资源副产磷酸铵镁的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述酸性溶液为pH值为1
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2的盐酸溶液，所述磷石膏和pH值为1的盐酸溶液的料液比为1g：10mL，震荡时间6h，过滤使用0.45μm滤膜。3.根据权利要求1所述的回收磷石膏中磷资源副产磷酸铵镁的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，将氧化锆珠置于淋滤液中震荡吸附前，调节淋滤液pH值至3以下，震荡时间12h；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王敬富，胡鑫平，吴丰雪，陈敬安，
申请(专利权)人：中国科学院地球化学研究所，
类型：发明
国别省市：