本发明专利技术提供一种氧化法生产磷酸铁母液资源化处理的工艺，针对氧化法生产磷酸铁母液含有高浓度硫酸铵、少量金属离子与磷酸的特点，首先采用预处理去除氧化母液中的磷酸根与悬浮物，然后利用膜浓缩系统将出液中的硫酸铵浓缩，产水回用于生产；再利用有机萃取剂萃取浓缩液中金属离子，萃取后的含硫酸铵水相进入蒸发系统离心分离得到硫酸铵，离心母液重新回蒸发结晶系统，含金属有机相加酸反萃，回收硫酸锰和硫酸镁。从而实现氧化法生产磷酸铁母液资源化的目的。本发明专利技术提供的氨法氧化法生产磷酸铁母液资源化处理工艺，其生产运行稳定，资源化程度高，资源化产品副价值高，与生产车间最大程度形成闭合链，实现了磷酸铁生产母液资源化。化。化。
【技术实现步骤摘要】
一种氧化法生产磷酸铁母液资源化处理的工艺
[0001]本专利技术涉及工业废水处理
，尤其涉及一种氧化法生产磷酸铁母液资源化处理的工艺。
技术介绍
[0002]磷酸铁是汽车动力电池、电网储能电池、电动工具电池正极材料的理想前驱体材料，磷酸铁生产过程中会产生合成母液和漂洗水，母液是高浓度氨氮、硫酸根、磷酸根的酸性无机废水，洗水也含有少量的氨氮、硫酸根、磷酸根。目前主要采用废水零排放的处理工艺，先采用预处理除杂，预处理主要为采用斜管沉淀池通过调节pH去除废水中钙镁锰铁等金属离子，再采用膜浓缩得到浓缩液，最后进行蒸发结晶分盐得到硫酸铵和磷酸二氢铵，这样可以解决磷酸铁废水的污染问题，但其中斜管沉淀工艺存在排泥不畅，管道结垢污堵严重，且利用废水中磷酸根去除其他的金属离子，大大降低磷酸根的副价值，同时也降低金属离子的副价值，限制了它的发展。
[0003]CN105000744A公开了一种磷酸铁废水处理方法，加入氨水调节pH，管式微滤除去重金属污染物，出水通过三级反渗透装置，浓水和母液进入MVR蒸发系统回收硫铵和磷铵。但是所得产品不是单一成分，而且对废水中金属成分没有回收利用。CN114853246A公开了一种磷酸铁废水处理方法，包括第一浓缩工艺、第二浓缩工艺和淡水提纯工艺。其对于磷酸铁生产废水中的重金属离子同样没有回收利用，其主要的目的还是水处理，考察的目标也局限于出水的水质，未能做到出水水质达标和全资源回收利用的目的。
[0004]CN114835325A公开了一种磷酸铁母液及其漂洗水资源化处理工艺。其通过对母液和漂洗水分别进行微孔过滤器和超滤装置，所得浓相合并后通过板框压滤回收磷酸铁，所得清相经过MVR蒸发结晶得到硫酸铵产品，固体废弃物作为建筑材料。但是该专利中一方面没有对废水中镁离子、锰离子进行回收利用，其对磷酸铁的回收率也偏低。
[0005]CN113636684A公开了一种磷酸铁废水处理系统，包括磷回收系统，除锰系统，氨回收系统和硫回收系统。在磷回收系统中，调节pH为7.5
‑
8.0，使废水中镁离子和磷酸根与氨水反应，生成沉淀磷酸铵镁；在除锰系统中，加入氢氧化钠，调节pH8.5
‑
9.5，生成沉淀氢氧化锰；在氨回收系统，通过膜分离，废水中NH3转移到气相，通过疏水中空纤维膜被硫酸吸收，得到硫酸铵溶液；在硫回收系统，加入氧化钙，调节废水pH 10
‑
11，生成沉淀硫酸钙。该专利方法虽然分别得到了含有金属元素Mn，Mg，Ca的沉淀，但是需要投加大量试剂，其试剂目的主要还是为了除去废水中的金属离子和硫酸根，磷酸根离子，其并没有关注资源的回收利用，而且成本高，并不是一种磷酸铁废水的资源化处理方法。
[0006]为进一步回收母液中的有价金属及磷资源，在废水处理的同时实现副产品价值的最大化，降低母液处理成本，提升生产工艺的竞争力，本专利技术提出了一种氧化法生产磷酸铁母液资源化处理的思路及工艺。
技术实现思路
[0007]本专利技术的目的在于提供一种氧化法生产磷酸铁母液资源化处理的工艺，针对氧化法生产磷酸铁母液含有高浓度硫酸铵、少量金属离子与磷酸根的特点，其典型氧化母液成分为：SO
42
‑ꢀ
60000～100000mg/L、NH
4+
15000～25000mg/L、PO
43
‑ 500～1000mg/L、Fe
3+ 200～300mg/L、Mg
2+ 1000～2000mg/L、Mn
2+
150～300mg/L、Ca
2+
5～1mg/L、TDS(溶解总固体)70000～100000mg/L、pH 1.0～1.5。氧化法生产磷酸铁母液资源化处理工艺，首先利用预处理系统去除母液中的磷酸根及铁离子，将预处理出液的污染指数（Silting Density Index, SDI）控制在SDI≤3，然后利用膜浓缩系统对预处理出液中的硫酸铵进行浓缩，得到浓缩液和电导率≤100μs/cm的纯水，纯水回用于生产，浓缩液利用有机溶剂进行萃取，得到萃取含金属有机相和水相，金属有机相再通过硫酸反萃，得到空白有机相和硫酸盐，最后利用MVR系统对萃取后浓缩液和硫酸盐进行蒸发结晶出硫酸铵、硫酸镁、硫酸锰产品。在解决氧化法生产磷酸铁母液污染问题的同时，回收利用了母液废水中各种污染因子，取得较好的社会和经济效益。
[0008]本专利技术解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现：一种氧化法生产磷酸铁母液资源化处理的工艺，包括以下处理系统：S1预处理系统、S2超滤和膜浓缩系统、S3萃取系统、S4蒸发结晶系统；所述工艺包括以下步骤：(S1)预处理系统：氧化法生产磷酸铁母液在原水调节池中加入氧化剂和亚铁盐，并调节母液的pH值至1.8
‑
2.0，过滤得到磷酸铁滤饼和一次滤液，调节一次滤液pH值至4.0
‑
5.0，过滤得到氢氧化铁滤饼和二次滤液；(S2)超滤和膜浓缩系统： 二级滤液进入超滤系统，超滤产水进入膜浓缩系统，利用膜浓缩系统的一级反渗透装置将超滤产水浓缩，得到浓缩液和产水，产水经过膜浓缩系统的二级反渗透装置制备纯水，二级反渗透装置的反洗水经过超滤系统循环回原水调节池；(S3)萃取系统：投加酸调节浓缩液的pH值至3.8
‑
4.1，进入萃取系统I，萃取浓缩液中的金属离子，得到一次萃取有机相和一次水相，一次萃取有机相通过硫酸反萃，得到一次空白有机相和一次硫酸盐水相；投加碱调节一次水相的pH至5.3
‑
5.6，进入萃取系统II，得到二次萃取有机相和二次水相，二次萃取含金属有机相通过硫酸反萃，得到二次空白有机相和二次硫酸盐水相；(S4)蒸发结晶系统：二次水相用蒸发结晶系统得到硫酸铵产品，一次硫酸盐相用蒸发结晶系统得到硫酸锰，二次硫酸盐相用蒸发结晶得到硫酸镁产品。
[0009]进一步地，步骤(S1)中，调节母液pH至1.8
‑
2.0，是用氨水调节；由于磷酸铁的浓度积K
sp
=1.3x10
‑
22
，氢氧化铁的浓度积Ksp=4.0x10
‑
38
控制反应条件在pH 1.8
‑
2.0条件下，有利于磷酸铁的沉淀。用氨水继续调节一次滤液pH至4.0
‑
5.0，在此pH条件下残余的Fe(III)转化为氢氧化铁沉淀。
[0010]步骤(S1)中，所述过滤方式没有特别的限定，本领域常用过滤手段即可。在本专利技术一个具体实施方式中，采用板框压滤，过滤压力大，滤饼固含量高，滤液清澈，能够高效完成固液分离，并且得到较高质量的滤饼产品，经过进一步处理后即可用于销售或者回收利用。
[0011]进一步地，步骤(S1)中，氧化剂为20
‑
40wt%的双氧水；亚铁盐为硫酸亚铁。亚铁离子投加量使废水中铁盐(包括Fe(II)和Fe(III))和磷酸根离子的物质的量比控制在1.06
‑
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种氧化法生产磷酸铁母液资源化处理的工艺，其特征在于，包括以下处理系统：S1预处理系统、S2超滤和膜浓缩系统、S3萃取系统、S4蒸发结晶系统；所述工艺包括以下步骤：(S1)预处理系统：氧化法生产磷酸铁母液在原水调节池中加入氧化剂和亚铁盐，并调节母液的pH值至1.8
‑
2.0，过滤得到磷酸铁滤饼和一次滤液，调节一次滤液pH值至4.0
‑
5.0，过滤得到氢氧化铁滤饼和二次滤液；(S2)超滤和膜浓缩系统： 二级滤液进入超滤系统，超滤产水进入膜浓缩系统，利用膜浓缩系统的一级反渗透装置将超滤产水浓缩，得到浓缩液和产水，产水经过膜浓缩系统的二级反渗透装置制备纯水，二级反渗透装置的反洗水经过超滤系统循环回原水调节池；(S3)萃取系统：投加酸调节浓缩液的pH值至3.8
‑
4.1，进入萃取系统I，萃取浓缩液中的金属离子，得到一次萃取有机相和一次水相，一次萃取有机相通过硫酸反萃，得到一次空白有机相和一次硫酸盐水相；投加碱调节一次水相的pH至5.3
‑
5.6，进入萃取系统II，得到二次萃取有机相和二次水相，二次萃取含金属有机相通过硫酸反萃，得到二次空白有机相和二次硫酸盐水相；(S4)蒸发结晶系统：二次水相用蒸发结晶系统得到硫酸铵产品，一次硫酸盐相用蒸发结晶系统得到硫酸锰，二次硫酸盐相用蒸发结晶得到硫酸镁产品。2.根据权利要求1所述的氧化法生产磷酸铁母液资源化处理的工艺，其特征在于，步骤(S1)中，氧化剂为20
‑
40wt%的双氧水；亚铁盐为硫酸亚铁；亚铁离子投加量使废水中铁盐和磷酸根离子的物质的量比在1.06
‑
1.15之间，双氧水投加量是使废水中双氧水和亚铁盐物质的量比在0.6
‑
0.8之间。3.根据权利要求1所述的氧化法生产磷酸铁母液资源化处理的工艺，其特征在于，步骤(S2)中，超滤采用中空纤维超滤膜，运行压力0.2
‑
0.3Mpa，产水回收率≥90%。4.根据权利要求1所述的氧化法生产磷酸铁母液资源化处理的工艺，其特征在于，一级反渗透是采用10
‑
15MPa超高压膜元件；二级反渗透采用苦咸水膜。5.根据权利要求1所述的氧化法生产磷酸铁母液资源化处理的工艺，其特征在于，步骤(S2)中，一级反渗透装置为超高压反渗透膜组，二级反渗透装置为苦咸水膜，在超高压反渗透膜组中配套能量回收装置，回收超...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹长，单升益，王俊，赵曙光，董章鹏，鲁安宇，莫碧琴，宋乐山，晏礼，连新晓，陈红继，赵国华，张丁丁，刘灿波，周颖，
申请(专利权)人：深圳永清水务有限责任公司北京分公司，
类型：发明
国别省市：
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