老化的磷酸抛光液再生净化技术

磷酸的回收利用-铝材光亮浸渍整理

磷酸基铝的亮度下降的情况说明

R5工艺是将浓缩(65-80% w/w)磷酸与少量磷酸结合硝酸、磷酸二铵和铜的化学抛光量铝零件在硫酸阳极氧化之前。从零件上拆下金属表面导致磷酸铝在酸中堆积,但通常水平在30 - 45g /L (as铝)范围内稳定。更高的能级需要增加硫酸防止转移蚀刻或形成磷酸铝晶体(“冰”)在浴缸里。然而,过度积累很少是一个问题,因为高消耗这些粘性溶液的速率为溶解的铝提供了自然的净化。


拖出会导致光亮浸渍液的大量流失和浴液的补充铝制抛光机最大的开支之一。为了减少这种开支,最多工厂使用逆流冲洗系统产生35% w/w的副产品可销售给化肥生产厂家。高达20%的酸成本可以回收这种方式。然而,副产品不能直接回收到明亮的底部。这将关闭循环铝堆积和迅速“冰化”浴。


利用阳离子交换可以去除水中的铝。中期20世纪70年代,一些传统的和移动的床离子交换系统被安装为明亮的倾角恢复。这些系统都没有被使用过,然而,由于一些问题:


•过量使用硫酸再生剂导致不切实际的中和和浪费处置费用,


•磷酸的稀释和高蒸发成本,


•机械问题,树脂降解和大的物理尺寸。


往复式离子交换或“雷科福洛”过程已得到有效的应用从1980年开始,在经济上为恢复磷光亮的dip溶液。通过其使用细网树脂,逆流再生,低交换负载,这项专利技术已经克服了与其他离子相关的问题这个应用程序上的交换系统。


再生恢复过程,冲洗捕获

系统总体布置如图1所示。在明亮的浸浴后,至少有两个,最好是三个,回收冲洗。三个质漂洗物从光亮的浸出槽中捕获了大约95%的磷酸盐。为了减少磷酸盐的携带,应立即使用自由流动的漂洗剂在阳极氧化槽之前。


冲洗水在第一次回收冲洗、RR1和冲洗饲料之间循环罐/过滤器,直到磷酸达到10 - 20% w/w范围内的预设水平。然后阳离子交换过程开始。在它的周期,阳离子交换器,或DCU,利用蒸发器的冷凝水漂洗痕量的磷酸盐离子交换柱外。这水被送到最后回收冲洗,RR3,上终点线。通过重复利用冷凝物,废物和蒸发负荷都是减少了。


介质过滤器(右)用于在阳离子交换前从漂洗水中去除颗粒物质。主控制面板(中心)采用中央PLC和图形显示系统状态。远程I/O(输入/输出)模块与中央面板接口,为阳离子交换器(左)提供控制。


清洗水的阳离子交换


阳离子交换器(DCU)将磷酸铝转化为磷酸。

将含磷酸、磷酸铝等的漂洗液从进料槽泵入树脂柱底部。铝和其他阳离子金属,如铜,被阳离子交换树脂去除,因为冲洗水通过柱向上流动。化学方程式显示了在加载过程中发生的过程。

3 R-H + AlPO4 ----> R3-Al + H3PO4


树脂装上铝后,蒸发器的冷凝水就是泵通过柱,漂洗磷溶液回到饲料槽。额外的水是用来确保尽可能少的磷留在柱中。这清洗水返回到最后的亮浸漂洗,RR3,如前所述。


将硫酸再生剂泵入柱内,使树脂再生,如下式所示。需要大量硫酸,因为三价铝与树脂紧密结合。


水是用来清洗再生剂从柱。漂洗物被分解成淡的(废料)和强(可回收)馏分。


纯化后的漂洗水必须浓缩到80% w/w,才能在明亮的浸渍槽中重复使用。所使用的蒸发器是由蒸汽加热组成的强制循环真空装置壳管再沸器、分离器、循环泵、真空泵、水冷却 壳管式冷凝器和冷却塔。

在蒸发循环过程中,磷酸从分离器泵入再沸器底部,再沸器在此加热再沸器蒸汽循环泵分离器蒸汽真空泵

冷凝器冷却水循环冷凝水内管到沸点。离开再沸器的沸腾液体进入分离器一侧。的水蒸气

通过分离器顶部的除雾垫,然后继续进入冷凝器。


酸再生剂的再利用


阳离子交换过程中必须使用过量的硫酸从树脂中取出铝。这是铝的一个特殊问题三价的本质。以前曾尝试用阳离子交换法回收光亮浸洗液有个问题。中和和废弃物处理的费用平衡磷酸的节省。



自1976年起,雷科夫酸吸附技术被用于去除溶解物矿物酸中的金属。其中一个最大的应用是净化

硫酸阳极氧化的解决方案。雷科福的成功的关键之一磷回收系统是利用酸净化装置(APU)回收

从浓缩的DCU废渣中提取的剩余硫酸。


吸附树脂技术采用经过特殊处理的离子交换树脂,能够吸附游离(未使用的)无机酸,同时排斥这些酸的盐(如硫酸铝)。这些树脂最独特的特性是它们能够通过简单的水洗来释放酸。


在加载过程中,将酸性溶液(强DCU再生剂冲洗)泵入柱内。利用酸吸附,APU保留了游离硫酸并排斥硫酸铝。


A-H2O + H2SO4 + Al2(SO4)3 ----> A-H2SO4 + Al2(SO4)3 + H2O


将上一循环柱内的水置换后,收集脱酸硫酸铝副产物溶液。然后将水泵入柱中提取酸,如下图所示。


在从柱中移出装载步骤中的酸进料溶液后,收集纯化的酸产品。总APU周期约为5分钟。纯化后的酸用新鲜的93%硫酸进行强化,并作为DCU再生剂重复使用。


大型设备所需的设备大小需要单独的阳离子交换(DCU)和酸吸附(APU)刨床。需要油箱和泵来在机组之间输送液体,而且要有相当程度的现场安装。


虽然对于大型工厂来说是可行的,但是对于每年消耗80%酸的工厂来说,这种安排可能并不经济。为了开发一个与这些工厂相适应的系统,已经做了许多设计上的改变。


集成的DPU系统将两个树脂柱固定在一个框架上,然而,这种设计的真正优势在于液体流动的耦合。例如,当阳离子交换柱再生时,酸废料直接流过酸吸收柱。酸吸附更有效,因为在再生循环中,再生流中的酸含量逐渐增加和减少。


当使用中间储罐时,由于发生混合,无法获得这个“剖面”。提高了吸附效率,降低了废旧硫酸再生剂的损失和中和要求。


除了改进的化学处理结果外,使用DPU还消除了一些独立单元所需的油箱和泵,以及大量的现场管道。


大多数设备操作其漂洗工艺,使用磷酸浓度为35 %的溶液,以重新用作肥料原料。一个更好的方法,不过是净化铝的漂洗液,因此磷酸可以重新回到浸渍抛光中去。NEA的浸渍抛光净化单元NEA就是这种设备。浸渍抛光工艺 浸渍抛光净化单元NEA高效率的再生回用化学药剂的特点最大限度地减少了运营成本,并且设计的真空蒸发器浓缩纯化漂洗水到80%的浓度。这种成本效益比卖漂洗水有更好的效益。

测试性能数据参数:

料液组成

H3PO4g/L

ALg/L

H2SO4g/L

体积.L

流程中酸

90

2.0

0

1

净化酸

85

0.2

< 0.1

1

副产品和废物

7.2

2.6

22.4

0.7

-

-

-

0.7

再生剂

-

-

1742

0.009

实际现场处理后数据参数:

序 号

项目

H3PO4g/L

ALg/L

1

老化磷酸抛光液

1300

40

2

R1第一水洗液

280

8.3

3

从系统出来

252

1.2

4

系统产出废液

40

18.6

5

蒸发系统浓缩后

1300

6.0

NEA再生提纯路线 VS 高压膜技术/萃取结晶路线:

序 号

NEA再生提纯路线

高压膜技术/萃取结晶路线

1

总酸(磷酸)稳定回收率90-95%(1)AL/ALHO2Pa=30/321=(20-30/L)/X1(2)AL/AlzO12S3=30/342=(20-30g/L)/X2 X1.2=321342g/L(磷酸盐+硫酸盐)。

总酸回收率40-70%(磷酸回收率30-50%)只能回收游离酸,磷酸回收率根据金属盐含量波动变化很大。

2

再生运行成本低,副产品处理难度低,有出路。

副产物难处理,影响废水站,产生压力。

3

系统运行无压力安全稳定寿命长。

压力高,或系统庞当投资大,一定危险度,系统不稳定。

4

蒸发浓缩采用中温常压空气循环技术,非金属系统安全稳定寿命长,无任何要压力容器。

蒸发金属材料不稳定,寿命短维护成本高。

5

物料综合利用分配,尽量低原料消耗和运维费用。

无法综合利用物料。


1.极低的与性能成本和系统维护成本

2.回收不产生二次污染,解决环保政策法规

3.解决污泥问题和总磷排放问题

4.很少的占用场地面积安装灵活快速无排放口

5.设备投入成本回收快速智能简易安全稳定