一种磷石膏净化处理系统及其工艺的制作方法

1.本技术涉及固体废料净化处理技术领域，特别涉及一种磷石膏净化处理系统及其工艺。


背景技术：

2.随着我国磷肥行业的高速发展，磷石膏的排放量迅猛增加，其年排放量已超过5000万吨以上，目前国内外对磷石膏的综合利用率都较低，主要采取建库堆存的方式处理，不仅占用大量土地而且存在污染环境的风险，未经过处理的磷石膏含有大量有害物质，例如磷杂质、氟杂质、有机物等，可溶性磷和氟等暴露于自然环境中，容易侵入土壤、地下水和河流中，造成土壤、水体污染。因此，有效去除磷石膏中的杂质成份，是其有效无害化使用的前提，此外，磷石膏中还含有大量有价值物质-磷酸，若能回收磷石膏废料中的磷酸，将进一步降低企业生产成本，实现较大经济效益。
3.目前，磷石膏无害化处理技术包括化学处理方式，化学处理的基本原理是以某种阳离子与可溶性磷、氟反应生成难溶化合物，从而实现其钝化，然而所用原料均为化工产品，材料成本高，且处理后的石膏也缺乏有效地利用。申请号200820174900.8的专利公开了采用水除去p2o5的方法，然而该方法效果不理想，难以达到净化要求。申请号为201110188922.6的专利公开了将磷石膏进行清洗、中和、脱水、煅烧、包装等步骤实现无害化处理。该技术方案的设备投资高，并且不能够实现磷石膏的回收利用与无害化处理的有机结合。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种磷石膏净化处理系统及其工艺，以解决相关技术中磷石膏净化处理成本高，无害化处理效果差的问题。
5.第一方面，提供了一种磷石膏净化处理系统，包括真空带式过滤机、连接导管、第一进水管、第二进水管、第一出水管和第二出水管，所述真空带式过滤机包括依次连接的第一过滤区，第二过滤区和第三过滤区，所述第一过滤区上设有固体进料口、第一液体进料口和第一液体出料口，所述第一液体出料口与所述第一出水管连通；
6.所述第二过滤区上设有第二液体进料口和第二液体出料口，所述第二液体进料口与所述第一进水管连通，所述第二液体出料口与所述第二出水管连通；
7.所述第三过滤区上设有第三液体进料口、第三液体出料口和固体出料口，所述第三液体进料口与所述第二进水管连通；
8.所述第一液体进料口与所述第三液体出料口之间通过所述连接导管连通。
9.一些实施例中，还包括第一制浆槽、旋流器和第二制浆槽，所述旋流器设于所述第一制浆槽与所述第二制浆槽之间，且分别与所述第一制浆槽和所述第二制浆槽连通，所述第二制浆槽设于所述旋流器与所述真空带式过滤机之间，并且与所述固体进料口连通。
10.一些实施例中，还包括供水系统，所述供水系统分别与所述第一制浆槽和所述第
二制浆槽连通。
11.一些实施例中，还包括第三出水管，所述第三出水管与所述旋流器连通。
12.一些实施例中，还包括第一输送系统，所述第一输送系统与所述第三出水管连通。
13.一些实施例中，还包括加热器和磁化装置，所述加热器通过所述第一进水管与所述第二液体进料口连通；所述磁化装置设置于所述第一进水管和所述加热器之间。
14.一些实施例中，还包括热交换器，所述热交换器通过所述第二出水管与所述第二液体出料口连通。
15.一些实施例中，还包括第二输送系统，所述第二输送系统分别与所述热交换器和所述第一出水管连通；
16.所述热交换器通过所述第二进水管与所述第三液体进料口连通。
17.一些实施例中，还包括滚筒筛和鼓风机，所述滚筒筛与所述固体出料口连通，所述鼓风机出风口指向所述滚筒筛内腔。
18.第二方面，提供了一种磷石膏净化处理工艺，包括如下步骤：
19.s1:磷石膏通过固体进料口进入真空带式过滤机的第一过滤区进行一次清洗过滤，滤液经第一液体出料口由第一出水管排出；
20.s2:完成一次清洗过滤的磷石膏进入第二过滤区进行二次清洗过滤，清洗液经第二液体进料口由第一进水管通入第二过滤区，滤液经第二液体出料口由第二出水管排出；
21.s3:完成二次清洗过滤的磷石膏进入第三过滤区进行三次清洗过滤，清洗液经第三液体进料口由第二进水管通入第三过滤区，滤液经第三液体出料口由连接导管通入第一过滤区，完成三次清洗的磷石膏由固体出料口排出。
22.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：本技术实施例提供了一种磷石膏净化处理系统，磷石膏经过真空带式过滤机进行分区分级清洗，各过滤区进水及出水系统独立设置，有效提高磷石膏净化效率，处理后磷石膏二水硫酸钙含量可达90％以上、ph值达6以上、水溶性五氧化二磷＜0.1％，完全达到磷石膏无害化处理要求；
23.真空带式过滤机内第三过滤区产生的滤液清洁程度较高可循环回第一过滤区使用，有效降低生产成本，不使用额外添加剂，整个过程无污染物外排，节能环保，具有良好的经济效益和环境效益。
附图说明
24.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本技术实施例提供的磷石膏净化处理系统的结构示意图。
26.图中：1、真空带式过滤机；110、第一过滤区；111、固体进料口；112、第一液体进料口；113、第一液体出料口；120、第二过滤区；121、第二液体进料口；122、第二液体出料口；130、第三过滤区；131、第三液体进料口；132、第三液体出料口；133、固体出料口；2、连接导管；3、第一进水管；4、第二进水管；5、第一出水管；6、第二出水管；7、第一制浆槽；8、旋流器；9、第二制浆槽；10、供水系统；11、第三出水管；12、第一输送系统；13、加热器；14、磁化装置；
15、热交换器；16、第二输送系统；17、滚筒筛；18、鼓风机。
具体实施方式
27.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
28.第一方面本技术实施例提供了一种磷石膏净化处理系统，其能解决相关技术中磷石膏净化处理成本高，无害化处理效果差的问题。
29.如图1所示，本技术实施例提供的磷石膏净化处理系统，包括真空带式过滤机1、连接导管2、第一进水管3、第二进水管4、第一出水管5和第二出水管6，所述真空带式过滤机1包括依次连接的第一过滤区110，第二过滤区120和第三过滤区130，所述第一过滤区110上设有固体进料口111、第一液体进料口112和第一液体出料口113，所述第一液体出料口113与所述第一出水管3连通；
30.所述第二过滤区120上设有第二液体进料口121和第二液体出料口122，所述第二液体进料口121与所述第一进水管3连通，所述第二液体出料口122与所述第二出水管6连通；
31.所述第三过滤区130上设有第三液体进料口131、第三液体出料口132和固体出料口133，所述第三液体进料口131与所述第二进水管4连通；
32.所述第一液体进料口112与所述第三液体出料口132之间通过所述连接导管2连通。
33.磷石膏经过真空带式过滤机1进行分区分级清洗，各过滤区进水及出水系统独立设置，有效提高磷石膏净化效率，处理后磷石膏二水硫酸钙含量可达90％以上、ph值达6以上、水溶性五氧化二磷＜0.1％，完全达到磷石膏无害化处理要求；
34.真空带式过滤机1内第三过滤区130产生的滤液清洁程度较高可循环回第一过滤区110使用，有效降低生产成本，不使用额外添加剂，整个过程无污染物外排，节能环保，具有良好的经济效益和环境效益。
35.在本技术中，为实现较高的经济效益及磷石膏净化处理效果，净化处理磷石膏时所用的洗涤溶剂均为水。
36.需要说明的是，本技术提供的磷石膏净化处理系统具有较高普适性，适用于大部分固体废料的净化处理，包括但不限于磷石膏的净化处理，赤泥的净化处理等。
37.在一些实施例中，所述磷石膏净化处理系统还包括第一制浆槽7、旋流器8和第二制浆槽9，所述旋流器8设于所述第一制浆槽7与所述第二制浆槽9之间，且分别与所述第一制浆槽7和所述第二制浆槽9连通，所述第二制浆槽9设于所述旋流器8与所述真空带式过滤机1之间，并且与所述固体进料口111连通。
38.所述第一制浆槽7可直接与上游生产线连通，使得生产线上产生的磷石膏固体废料可经过压滤机排入第一制浆槽7，所述第一制浆槽7主要用于将固体磷石膏与水混合搅拌形成浆料，在此实现磷石膏中可溶性杂质磷、氟、硫酸等的充分溶解，并通过旋流器8进行有机杂质的净化分离，在旋流器8内产生的废水中杂质、可有效回收成分较多，可回送至回收
工序例如选矿工序等进行后续处理，有利于提高磷石膏的回收利用率，并减少污染物外排，实现较大经济效益和环境效益。
39.通过旋流器8对磷石膏进行第一级清洗，大部分杂质已被分离，为进一步提高磷石膏的无害化净化效果，完成第一级清洗的磷石膏经第二制浆槽9进行制浆后，通入真空带式过滤机1的第一过滤区110进行第二级清洗。
40.在一些实施例中，所述磷石膏净化处理系统还包括供水系统10，所述供水系统10分别与所述第一制浆槽7和所述第二制浆槽9连通。
41.所述供水系统10用于对第一制浆槽7和第二制浆槽9提供水，目的将固体磷石膏形成混合浆料，使得磷石膏中的可溶性杂质能够溶于水中，从而实现磷石膏的净化处理。
42.具体的，所述供水系统可采用本领域常用供水系统，在此不做特别的限定，例如，所述供水系统可以包括循环水泵、导管、储水槽等。
43.在优选的实施例中，采用所述第三过滤区130产生的滤液来替代所述供水系统10，即，所述第三过滤区130的第三液体出料口132与所述第一制浆槽7和所述第二制浆槽9之间分别连通，使得所述第三过滤区130产生的清洁度较高的滤液能够循环回到第一制浆槽7和第二制浆槽9使用，该设计能够显著降低企业用水量，从而实现较低成本的生产。
44.在一些实施例中，所述磷石膏净化处理系统还包括第三出水管11，所述第三出水管11与所述旋流器8连通。
45.所述第三出水管11用于将旋流器8内分离得到的含有大量杂质的滤液排出磷石膏净化处理系统，提高后续磷石膏的净化处理效果。
46.在一些实施例中，所述磷石膏净化处理系统还包括第一输送系统12，所述第一输送系统12与所述第三出水管11连通。
47.所述第一输送系统12用于将第三出水管11排出的可回收滤液输送至废水处理工序，例如选矿工序，全程避免了净化处理系统产生的废水直接排放到环境中，绿色无污染，且提高了磷石膏的回收利用率。
48.在一些实施例中，所述磷石膏净化处理系统还包括加热器13，所述加热器13通过所述第一进水管3与所述第二液体进料口121连通。
49.所述加热器13用于对进入第二过滤区120内的水进行加热，用于提高磷石膏中可溶性杂质的溶出率，进一步提高磷石膏的无害化处理效果。
50.在优选的实施例中，进入第二过滤区120的水被所述加热器13加热至90℃以上，并通过冲洗器(未图示)对磷石膏进行第三级清洗。
51.具体的，所述加热器13可以包括但不限于锅炉，在优选的实施例中，可利用上游生产磷酸产生的余热对锅炉进行加热，有效降低企业生产成本，节能环保。
52.在一些实施例中，所述磷石膏净化处理系统还包括磁化装置14，所述磁化装置14设置于所述第一进水管3和所述加热器13之间。
53.所述磁化装置14用于将进入第二过滤区120的清洁水进行磁化成磁化水，磁化装置14利用磁体产生的超高强磁场，在不改变水原有的化学成份条件下，使水中矿物质的物理结构发生变化。原来缔合链状的大分子，断裂成单个小分子，水分子偶极距发生偏转，使得磷石膏中的磷酸等可溶性杂质的正负离子被单个水分子包围，相互粘附与聚积特性受到了破坏，同时由于水分子偶极距增大，使其和可溶性杂质的正负离子吸引力增大，从而使附
着在磷石膏上的可溶性杂质更容易被分离溶于水中被带出，提高磷石膏的净化处理效果。
54.配合加热器13的使用，接近沸点的热水加强了上述磁化水的活性，取得了更好的净化处理效果。
55.在一些实施例中，所述磷石膏净化处理系统还包括热交换器15，所述热交换器15通过所述第二出水管6与所述第二液体出料口122连通。
56.由于在第二过滤区120产生的滤液温度仍较高，为提高企业的经济效益，采用所述热交换器15回收第二过滤区120产生的滤液的部分余热。
57.在一些实施例中，所述磷石膏净化处理系统还包括第二输送系统16，所述第二输送系统16分别与所述热交换器15和所述第一出水管5连通；
58.所述热交换器15通过所述第二进水管4与所述第三液体进料口131连通。
59.由于在第一过滤区110，第二过滤区120产生的滤液中仍含有大量可回收物质-磷酸，为降低企业生产成本，提高经济效益，避免污染物外排，采用所述第二输送系统16将第一过滤区110和第二过滤区120产生的滤液输送至其他工段，例如磷酸回收工序。
60.所述热交换器15吸收了第二过滤区120产生的滤液的热量后可对进入第三过滤区130的水进行加热，有利于提高磷石膏中可溶性杂质的溶出率，并进一步提高磷石膏的无害化处理效果。
61.在优选的实施例中，进入第三过滤区130的水被所述热交换器15加热至50℃以上，并通过冲洗器(未图示)对磷石膏进行第四级清洗。
62.在一些实施例中，所述磷石膏净化处理系统还包括滚筒筛17和鼓风机18，所述滚筒筛17与所述固体出料口133连通，所述鼓风机18出风口指向所述滚筒筛17内腔。
63.由于通过真空带式过滤机1进行过滤净化后的磷石膏仍有20％左右的含水率及50～70℃的余温，为进一步降低磷石膏的含水率及温度，采用所述滚筒筛17及鼓风机18能够将磷石膏含水率有效快速降低至5～10％，满足后续存储要求。
64.第二方面，本技术还提供了一种磷石膏净化处理工艺，包括如下步骤：
65.s1:磷石膏通过固体进料口111进入真空带式过滤机1的第一过滤区110进行一次清洗过滤，滤液经第一液体出料口113由第一出水管5排出；
66.s2:完成一次清洗过滤的磷石膏进入第二过滤区120进行二次清洗过滤，清洗液经第二液体进料口121由第一进水管3通入第二过滤区120，滤液经第二液体出料口122由第二出水管6排出；
67.s3:完成二次清洗过滤的磷石膏进入第三过滤区130进行三次清洗过滤，清洗液经第三液体进料口131由第二进水管4通入第三过滤区130，滤液经第三液体出料口132由连接导管2通入第一过滤区110，完成三次清洗的磷石膏由固体出料口133排出。
68.该工艺流程简单，分区分级进行磷石膏的清洗过滤，每个过滤区产生的滤液独立排出，净化处理效果进一步提高，在低成本的情况下实现了高收益，适合大规模的生产应用。
69.为便于理解本技术方案，以下对本技术磷石膏净化处理工艺做详细的介绍：
70.上游生产线上产生的磷石膏废料通过压滤机压入第一制浆槽7，在第一制浆槽7内磷石膏与供水系统10提供的清洁水进行混合形成浆料，混合浆料通过旋流器8进行有机物质和大部分可溶性杂质的分离，完成第一级清洗，得到的废液由第一输送系统12输送至选
矿工序，磷石膏滤渣进入第二制浆槽9，并与供水系统10提供的清洁水进行混合形成浆料；
71.上述混合浆料接着进入第一过滤区110，在第一过滤区110内磷石膏继续与由第三过滤区130循环回来的滤液进行混合，进行第二级清洗，过滤得到的滤液由第二输送系统16输送至磷酸回收生产工序；
72.在第一过滤区110完成第二级清洗的磷石膏继续进入第二过滤区120，清洁水通过加热器13加热至90℃以上后经磁化装置14磁化成磁化水，并通过冲洗器对磷石膏进行第三级清洗，过滤得到的滤液经热交换器15回收余热后通过第二输送系统16输送至磷酸回收生产工序；
73.在第二过滤区120完成第三级清洗的磷石膏继续进入第三过滤区130，清洁水通过热交换器15加热至50℃以上后通过冲洗器对磷石膏进行第四级清洗，过滤得到的滤液通过连接导管2循环至第一过滤区110；
74.在第三过滤区130完成第四级清洗的磷石膏进入滚筒筛17，配合鼓风机18，磷石膏含水率降至5～10％，完成磷石膏无害化净化处理，过滤后得到的磷石膏中有害物质大大减少，堆存过程中不会对环境造成污染。
75.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
76.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
77.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。