EA034318B1 - Способ выщелачивания золы от сжигания отходов - Google Patents
Способ выщелачивания золы от сжигания отходов Download PDFInfo
- Publication number
- EA034318B1 EA034318B1 EA201691183A EA201691183A EA034318B1 EA 034318 B1 EA034318 B1 EA 034318B1 EA 201691183 A EA201691183 A EA 201691183A EA 201691183 A EA201691183 A EA 201691183A EA 034318 B1 EA034318 B1 EA 034318B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- phosphate ions
- ash
- liquid phase
- solution
- phosphoric acid
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 78
- 238000004056 waste incineration Methods 0.000 title abstract description 5
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 120
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims abstract description 88
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims abstract description 32
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 10
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 145
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 138
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 73
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 27
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 27
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 26
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 20
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 claims description 19
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 claims description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 19
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 claims description 16
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 13
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims description 11
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 9
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 claims description 9
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 9
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 9
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 claims description 8
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 8
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 8
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000010865 sewage Substances 0.000 claims description 7
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 6
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 claims description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 230000029087 digestion Effects 0.000 abstract 1
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 88
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 34
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 34
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 32
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 29
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 21
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 21
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 20
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 20
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 20
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 18
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000003729 cation exchange resin Substances 0.000 description 16
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 13
- 229940023913 cation exchange resins Drugs 0.000 description 12
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 11
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 9
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 8
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 7
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 7
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 6
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 6
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 5
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 5
- FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M iron chloride Chemical compound [Cl-].[Fe] FBAFATDZDUQKNH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 5
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 5
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 5
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 5
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 4
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 238000002354 inductively-coupled plasma atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 4
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 4
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 3
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 description 3
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 3
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 3
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 3
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000012086 standard solution Substances 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 101100283604 Caenorhabditis elegans pigk-1 gene Proteins 0.000 description 2
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 229910052768 actinide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001255 actinides Chemical class 0.000 description 2
- 239000003957 anion exchange resin Substances 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 2
- HGUFODBRKLSHSI-UHFFFAOYSA-N 2,3,7,8-tetrachloro-dibenzo-p-dioxin Chemical compound O1C2=CC(Cl)=C(Cl)C=C2OC2=C1C=C(Cl)C(Cl)=C2 HGUFODBRKLSHSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DJHGAFSJWGLOIV-UHFFFAOYSA-N Arsenic acid Chemical compound O[As](O)(O)=O DJHGAFSJWGLOIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000002918 Fraxinus excelsior Nutrition 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Chemical compound CC(C)CC(C)=O NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Natural products CCC(C)C(C)=O UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ILRRQNADMUWWFW-UHFFFAOYSA-K aluminium phosphate Chemical compound O1[Al]2OP1(=O)O2 ILRRQNADMUWWFW-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000413 arsenic oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229910001423 beryllium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009933 burial Methods 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 description 1
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009388 chemical precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000398 iron phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000014 iron salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910000358 iron sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K iron(3+) phosphate Chemical compound [Fe+3].[O-]P([O-])([O-])=O WBJZTOZJJYAKHQ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- GVALZJMUIHGIMD-UHFFFAOYSA-H magnesium phosphate Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O GVALZJMUIHGIMD-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 239000004137 magnesium phosphate Substances 0.000 description 1
- 229910000157 magnesium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229960002261 magnesium phosphate Drugs 0.000 description 1
- 235000010994 magnesium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910001510 metal chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006199 nebulizer Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 150000003016 phosphoric acids Chemical class 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- -1 preferably aqueous Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000004328 sodium tetraborate Substances 0.000 description 1
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
- C22B7/02—Working-up flue dust
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D11/00—Solvent extraction
- B01D11/02—Solvent extraction of solids
- B01D11/0288—Applications, solvents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
- B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
- B01D15/26—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism
- B01D15/36—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism involving ionic interaction
- B01D15/361—Ion-exchange
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
- B09B3/40—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless involving thermal treatment, e.g. evaporation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
- B09B3/80—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless involving an extraction step
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B5/00—Operations not covered by a single other subclass or by a single other group in this subclass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05B—PHOSPHATIC FERTILISERS
- C05B11/00—Fertilisers produced by wet-treating or leaching raw materials either with acids in such amounts and concentrations as to yield solutions followed by neutralisation, or with alkaline lyes
- C05B11/04—Fertilisers produced by wet-treating or leaching raw materials either with acids in such amounts and concentrations as to yield solutions followed by neutralisation, or with alkaline lyes using mineral acid
- C05B11/10—Fertilisers produced by wet-treating or leaching raw materials either with acids in such amounts and concentrations as to yield solutions followed by neutralisation, or with alkaline lyes using mineral acid using orthophosphoric acid
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05B—PHOSPHATIC FERTILISERS
- C05B17/00—Other phosphatic fertilisers, e.g. soft rock phosphates, bone meal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
- C05F1/00—Fertilisers made from animal corpses, or parts thereof
- C05F1/005—Fertilisers made from animal corpses, or parts thereof from meat-wastes or from other wastes of animal origin, e.g. skins, hair, hoofs, feathers, blood
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
- C05F3/00—Fertilisers from human or animal excrements, e.g. manure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
- C05F7/00—Fertilisers from waste water, sewage sludge, sea slime, ooze or similar masses
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES
- F23J1/00—Removing ash, clinker, or slag from combustion chambers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D11/00—Solvent extraction
- B01D2011/005—Co-current extraction
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B2101/00—Type of solid waste
- B09B2101/30—Incineration ashes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES
- F23J2900/00—Special arrangements for conducting or purifying combustion fumes; Treatment of fumes or ashes
- F23J2900/01007—Thermal treatments of ash, e.g. temper or shock-cooling for granulation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
- Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
- Y02A40/20—Fertilizers of biological origin, e.g. guano or fertilizers made from animal corpses
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/141—Feedstock
- Y02P20/145—Feedstock the feedstock being materials of biological origin
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
- Removal Of Specific Substances (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу обработки золы от сжигания отходов, включающему: a) выщелачивание золы раствором, содержащим растворенные фосфат-ионы, с получением первой твердой фазы, содержащей примеси, и первой жидкой фазы, содержащей фосфат-ионы, b) разделение указанной первой жидкой фазы, содержащей фосфат-ионы, и указанной первой твердой фазы. Стадию a) предпочтительно осуществляют в течение периода времени меньше 1 ч и при температуре выше 40°C.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к валоризации золы от сжигания отходов. В частности, настоящее изобретение относится к валоризации золы от сжигания ила с очистных станций, костей, навозной жижи или бытового мусора.
Уровень техники в области изобретения
Учитывая все более и более суровые ограничения, накладываемые окружающими условиями и экологией, особый интерес приобретает валоризация отходов или остатков любого происхождения. Отходы обычно сжигают, получая два типа остатков: твердые негорючие материалы, называемые шлаками или окалиной, которые могут накапливать такие загрязняющие вещества, как тяжелые металлы, способные высвобождаться под действием воды, и остатки от очистки дымовых газов, состоящие из золы с пылеулавливания и остатков от удаления токсических веществ из дымовых газов, получаемых при очистке газов. Валоризация этих типов отходов может быть затруднительным вследствие их состава. Некоторые из них применяются в строительстве или для получения битумных смесей.
Патент US 5521132 описывает, например, валоризацию золы в целях ее вторичного использования для производства керамических материалов. Золу приводят в контакт с бурой и соединением, содержащим кальций, затем нагревают до очень высоких температур, около 1000°C, чтобы образовать керамику.
EP 0743079 также описывает обработку золы с установок для сжигания отходов для стабилизации тяжелых металлов, содержащихся в золе. Золу подвергают реакции фосфатирования при высокой температуре от 500 до 1200°C, чтобы превратить хлориды токсичных металлов в фосфатную соль.
Из документа WO 97/31874 известен также способ инертизации золы путем ее реакции с фосфатной смесью с образованием пасты, которую полностью обжигают при температуре выше 600°C. Полученный остаток смешивают с водой и гидравлическим вяжущим, таким как цемент.
Эти разные способы предназначены главным образом для инкапсуляции или удержания тяжелых металлов, присутствующих в золе, керамикой или цементом, чтобы предотвратить в конечном счете их распространение в окружающую среду. Таким образом, эти способы приводят к значительному увеличению массы отходов без валоризации их составляющих, которые лишь улавливаются в цементе или керамике перед захоронением на специальных ссыпных пунктах.
Из патента JP H11-33594 известен также способ обработки ила с очистных установок раствором фосфорной кислоты при температуре 40°C. Этот способ не позволяет оптимально очистить ил с очистных установок.
Настоящее изобретение направлено на устранение этих недостатков и валоризации по меньшей мере части компонентов золы от сжигания отходов.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение относится к способу валоризации золы, получаемой от сжигания отходов, мокрым методом. Зола поступает в основном от сжигания ила с очистных станций, костей, навозной жижи или бытового мусора.
Настоящее изобретение предлагает способ обработки золы от сжигания отходов, включающий:
a) выщелачивание золы выщелачивающим раствором, содержащим растворенные фосфат-ионы, чтобы образовать первую твердую фазу, содержащую примеси, и первую жидкую фазу, содержащую фосфат-ионы,
b) разделение указанной первой жидкой фазы, содержащей фосфат-ионы, и указанной первой твердой фазы.
Таким образом, указанную первую жидкую фазу отделяют от указанной первой твердой фазы, и ее позднейшая валоризация облегчается. Указанная первая жидкая фаза содержит фосфат-ионы, получаемые из указанного выщелачивающего раствора, а также содержит металлы в виде ионов металлов или других элементов, получаемых из золы. Растворение этих металлов, изначально присутствующих в золе, облегчит их обработку и их последующее повторное использование. Таким образом, способ по настоящему изобретению позволяет повторно использовать многие металлы, присутствующие в золе, благодаря их особому извлечению, по меньшей мере частичному. Кроме того, последний остаток, т.е. указанную первую твердую фазу, можно использовать в качестве сырья в области строительства. Настоящее изобретение предлагает более экологичный способ обработки золы, чем способы, известные из уровня техники. Действительно, способ по настоящему изобретению расходует меньше энергии, так как он не включает стадию обработки при очень высокой температуре или стадию обжига. Кроме того, способ по настоящему изобретению создает намного меньше отходов, так как он позволяет экстрагировать компоненты золы, чтобы применять их позднее на конкретных предприятиях по утилизации отходов или напрямую в качестве раствора, предназначенного для продажи, для различных и разнообразных применений (сельское хозяйство, пищевая промышленность, строительство, стабилизация почв и т.д.).
Стадию a) можно осуществлять при температуре от 20 до 95°C, благоприятно от 20 до 80°C, предпочтительно от 50 до 80°C, в частности от 50 до 65°C.
Предпочтительно указанный выщелачивающий раствор, содержащий растворенные фосфат-ионы, имеет весовое содержание фосфат-ионов в интервале от 1 до 85%, благоприятно от 7 до 55%, предпочтительно от 7 до 50%, в частности от 7 до 40%, более предпочтительно от 13 до 28% от полного веса выще
- 1 034318 лачивающего раствора. Фосфат-ионы, учитываемые выше при определении весового процентного содержания фосфат-ионов, являются ионами фосфатов в форме H3PO4, H2PO4 -, HPO42- и PO43-.
Предпочтительно указанный выщелачивающий раствор, содержащий растворенные фосфат-ионы, является раствором фосфорной кислоты, предпочтительно водным раствором фосфорной кислоты. Использование выщелачивающего раствора, содержащего фосфат-ионы, предпочтительно водного раствора фосфорной кислоты, позволяет повысить степень экстрагирования различных элементов (в частности, фосфора, кальция, магния, алюминия или железа), присутствующих в золе, и уменьшить число стадий, осуществляемых в способе. Предпочтительно, чтобы выщелачивающий раствор не содержал другой кислоты в дополнение к фосфорной кислоте. Действительно, присутствие другой кислоты способствует образованию других солей, растворимых или не растворимых в воде. Удаление этих солей и их отделение от фосфатных солей потребовало бы дополнительных этапов жидкофазной экстракции, химического осаждения или механического разделения. Таким образом, использование на стадии a) раствора фосфорной кислоты в качестве выщелачивающего раствора позволяет оптимизировать число стадий в способе и сделать его более экономически жизнеспособным.
Указанное разделение, проводимое на стадии b), может быть осуществлено фильтрацией. Фильтрат, собранный после фильтрации, соответствует указанной первой жидкой фазе, содержащей фосфат-ионы и лишенной примесей, оставшихся в твердой форме в указанной первой твердой фазе. Таким образом, примеси, не растворившиеся в выщелачивающем растворе, собираются в указанной первой твердой фазе и могут вторично использоваться как сырье для получения строительных материалов или материалов для стабилизации почв или в любой другой области, требующей такого состава, содержащего в основном песок и гипс. Преимуществом остатка является то, что он стабилен, т.е. стабилен в условиях выщелачивания, и, таким образом, может использоваться без вреда для окружающей среды, например, в качестве удобрения для почвы.
Чертеж показывает блок-схему способа согласно одному частному варианту осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
Настоящее изобретение относится к способу обработки золы от сжигания отходов. Как упоминалось выше, зола может происходить от сжигания различных отходов. Тем не менее, изобретение особенно хорошо подходит для золы, получаемой при сжигании ила с очистных станций, костей, навозной жижи или бытовых отходов, предпочтительно золы от сжигания ила с очистных станций, костей или навозной жижи. Зола может содержать соли или оксиды металлов, таких как металлы групп 1-16 Периодической системы элементов, в том числе редкоземельные элементы, лантаноиды и актиноиды, а также соли или оксиды следующих элементов: Si, P, S, As. Предпочтительно в качестве металлов вышеупомянутых групп 1-16 могут содержаться Na, K, Li, Rb, Mg, Ca, Sr, Ba, Se, Y, Ti, Zr, V, Nb, Cr, Mo, Mn, Fe, Ru, Co, Rh, Ni, Pd, Cu, Ag, Zn, Cd, Al, Ge, Sn, In, Sb, Pb или Bi. Способ согласно настоящему изобретению позволяет извлечь все или часть этих различных металлов или элементов в виде фосфатных солей, растворимых в воде. Эти соли можно затем разделить и использовать как сырье независимо друг от друга. Благодаря способу по настоящему изобретению даже указанную первую твердую фазу, выделенную на стадии b), можно валоризовать и использовать как сырье для других применений. Таким образом, золу, обработанную способом по настоящему изобретению, не нужно больше размещать на хранение, но можно валоризовать, сохраняя окружающую среду и уменьшая количество отходов на хранении или на свалке.
Способ по настоящему изобретению включает следующие стадии:
a) выщелачивание золы выщелачивающим раствором, содержащим растворенные фосфат-ионы, чтобы образовать первую твердую фазу, содержащую примеси, и первую жидкую фазу, содержащую фосфат-ионы,
b) разделение указанной первой жидкой фазы, содержащей фосфат-ионы, и указанной первой твердой фазы.
После разделения указанную первую жидкую фазу, содержащую фосфат-ионы, можно собрать и/или выделить. Первая жидкая фаза может содержать, помимо фосфат-ионов, ионы металлов, происходящие из солей или оксидов таких металлов, как металлы групп 1-16 Периодической системы элементов, в том числе редкоземельные элементы, лантаноиды и актиноиды, или может содержать ионы следующих элементов: Si, P, S, As. Ионы металлов могут быть ионами следующих металлов: Na, K, Li, Rb, Mg, Ca, Sr, Ba, Se, Y, Ti, Zr, V, Nb, Cr, Mo, Mn, Fe, Ru, Co, Rh, Ni, Pd, Cu, Ag, Zn, Cd, Al, Ge, Sn, In, Sb, Pb или Bi. В частности, способ по настоящему изобретению позволяет экстрагировать и, таким образом, валоризовать весь или часть алюминия, кальция, магния, железа, натрия, калия, цинка, редкоземельных элементов, меди, ртути, свинца, фосфора или любого из названных выше металлов, содержащихся в золе.
Указанный выщелачивающий раствор, содержащий растворенные фосфат-ионы, может иметь весовое содержание фосфат-ионов в интервале от 1 до 85%, благоприятно от 7 до 55%, предпочтительно от 7 до 50%, в частности от 7 до 40%, более предпочтительно от 13 до 28% от полного веса выщелачивающего раствора. Неожиданно оказалось, что способ по настоящему изобретению имеет хорошую степень экстрагирования (выше 80%) одного или нескольких компонентов золы, например фосфора, алюминия, кальция, магния или железа, когда выщелачивающий раствор, содержащий растворенные фосфат-ионы,
- 2 034318 имеет весовое содержание фосфат-ионов в интервале от 7 до 50%, в частности от 7 до 40%, более предпочтительно от 13 до 28% от полного веса выщелачивающего раствора.
Предпочтительно выщелачивающий раствор, содержащий растворенные фосфат-ионы, является раствором, предпочтительно водным, фосфорной кислоты. Указанный раствор фосфорной кислоты при применении можно разбавить, предпочтительно водой, чтобы получить выщелачивающий раствор с весовым содержанием фосфат-ионов в интервале от 1 до 85%, благоприятно от 7 до 55%, предпочтительно от 7 до 50%, в частности от 7 до 40%, более предпочтительно от 13 до 28% от полного веса выщелачивающего раствора. Разбавление раствора фосфорной кислоты можно осуществить до, одновременно или после приведения его в контакт с указанной золой, обработанной на стадии a). Так, раствор фосфорной кислоты (например, 85 вес.% H3PO4) можно привести в контакт с золой, а затем добавить достаточное количество воды, чтобы получить выщелачивающий раствор, имеющий указанное выше весовое содержание фосфат-ионов. Альтернативно, раствор фосфорной кислоты (например, 85 вес.% H3PO4) можно привести в контакт с золой одновременно с количеством воды, необходимым для получения выщелачивающего раствора, имеющего вышеупомянутое весовое содержание фосфат-ионов. Альтернативно, раствор фосфорной кислоты (например, 85 вес.% H3PO4) можно разбавить водой, чтобы получить выщелачивающий раствор с указанным выше весовым содержанием фосфат-ионов, а затем указанный выщелачивающий раствор добавить на золу, чтобы осуществить стадию a) способа по настоящему изобретению.
Предпочтительно выщелачивающий раствор, содержащий растворенные фосфат-ионы, содержит по меньшей мере 50 вес.% фосфорной кислоты, благоприятно по меньшей мере 75 вес.% фосфорной кислоты, предпочтительно по меньшей мере 90 вес.% фосфорной кислоты, в частности по меньшей мере 98,5 вес.% фосфорной кислоты, более конкретно по меньшей мере 99 вес.% фосфорной кислоты.
Предпочтительно весовое соотношение между указанным выщелачивающим раствором, содержащим растворенные фосфат-ионы, и золой больше или равно 2, благоприятно больше 4, предпочтительно больше 5, в частности больше 5,5. Весовое соотношение между указанным выщелачивающим раствором, содержащим растворенные фосфат-ионы, и золой может также составлять от 2 до 100, благоприятно от 4 до 50, предпочтительно от 5 до 50, в частности от 5 до 25. Рассматриваемый вес золы относится к весу золы перед выщелачиванием, т.е. до контакта с выщелачивающим раствором. Это выгодно тем, что на стадии a) образуется маловязкая реакционная среда, в которой зола или остатки от выщелачивания находятся в суспензии. Когда выщелачивающий раствор является раствором фосфорной кислоты, вес выщелачивающего раствора определяют из веса раствора фосфорной кислоты, использующегося на стадии a), и, факультативно, веса добавленной воды, если раствор фосфорной кислоты разбавляют. Благодаря этому предотвращают затвердевание или образование вязкой пасты, сложной в обращении. В результате облегчается разделение на стадии b).
Предпочтительно, чтобы перед осуществлением стадии b) весовое соотношение между указанной первой жидкой фазой, содержащей фосфат-ионы, и золой было больше или равно 2, благоприятно больше 4, предпочтительно больше 5, в частности больше 5,5. Весовое соотношение между указанной первой жидкой фазой и золой может также лежать в интервале от 2 до 100, благоприятно от 4 до 50, предпочтительно от 5 до 25. Рассматриваемый вес золы относится к весу золы перед выщелачиванием, т.е. до контакта с выщелачивающим раствором. Таким образом, выщелачивающий раствор и зола могут в промежутке образовывать пасту или пульпу, но перед осуществлением стадии b) способа по настоящему изобретению добавляют достаточное количество воды, чтобы получить весовое соотношение между указанной первой жидкой фазой и золой в указанных выше пределах. В результате облегчается разделение, проводимое на стадии b), и улучшается использование золы.
Стадия a) способа по настоящему изобретению может быть осуществлена при температуре в интервале от 20 до 95°C, благоприятно от 20 до 80°C, предпочтительно от 50 до 80°C, в частности от 50 до 65°C. Проведение выщелачивания золы при температуре от 50 до 80°C позволяет контролировать вязкость реакционной среды и избежать технологических проблем, связанных с выщелачиванием золы, в первую очередь затвердевания реакционной среды.
Стадия b) способа по настоящему изобретению может быть осуществлена при температуре в интервале от 20 до 95°C, благоприятно от 20 до 80°C. Стадия b) способа по настоящему изобретению может быть осуществлена при температуре выше 40°C, предпочтительно в интервале от 50 до 80°C, в частности от 50 до 65°C. Осуществление стадии b) способа по настоящему изобретению при температуре в интервале от 50 до 80°C позволяет также улучшить качество разделения фаз и повысить эффективность способа в целом.
Выщелачивание золы выщелачивающим раствором, содержащим растворенные фосфат-ионы, осуществляют в течение периода от 5 мин до 8 ч, благоприятно от 5 мин до 4 ч, предпочтительно от 5 мин до 2 ч. Предпочтительно выщелачивание золы выщелачивающим раствором, содержащим растворенные фосфат-ионы, длится меньше 1 ч, в частности от 5 до 45 мин, более конкретно от 30 до 45 мин. Хорошая степень экстрагирования, например >90% для фосфора, наблюдается, даже когда продолжительность стадии выщелачивания составляет от 5 мин до 2 ч, предпочтительно от 5 до 45 мин. Это позволяет улучшить экономическую и промышленную жизнеспособность способа по настоящему изобретению.
Предпочтительно способ по настоящему изобретению применим к обработке золы от сжигания ила
- 3 034318 с очистных станций, костей или навозной жижи. Предпочтительно зола, подлежащая обработке заявленным способом по настоящему изобретению, имеет содержание фосфора, выраженное в весовых процентах фосфатов PO4 в золе, по меньшей мере 1%, благоприятно по меньшей мере 7%, предпочтительно от 7 до 67,5%, в частности от 7 до 47%, более конкретно от 20 до 47%. В частности, в золе, полученной от сжигания ила с очистных станций, костей или навозной жижи, фосфор может присутствовать в весовом содержании (выраженном в расчете на фосфат) по меньшей мере 7 вес.%, предпочтительно от 7 до 67,5%, в частности от 7 до 47%, более конкретно от 20 до 47%.
Когда зола содержит фосфор, предпочтительно, чтобы абсолютная масса фосфора, выраженная в граммах PO4, в указанной первой жидкой фазе, содержащей фосфат-ионы, полученной на стадии b), была больше абсолютной массы фосфора, выраженной в г PO4, в указанном выщелачивающем растворе, содержащем растворенные фосфат-ионы, использовавшемся первоначально на стадии a) способа по настоящему изобретению для выщелачивания золы. Таким образом, фосфор, содержащийся в золе, экстрагируется и растворяется выщелачивающим раствором, что позволяет обогатить указанную первую жидкую фазу фосфатом. Предпочтительно, когда выщелачивающий раствор является раствором фосфорной кислоты, указанная первая жидкая фаза, полученная на стадии b), представляет собой раствор фосфорной кислоты, обогащенный фосфатом.
Способ по настоящему изобретению имеет хорошую степень экстрагирования по меньшей мере части металлов, содержащихся в золе, главным образом в виде фосфатных солей, растворимых в воде. Например, по меньшей мере 80%, благоприятно по меньшей мере 90%, предпочтительно по меньшей мере 95% кальция или магния, присутствовавших в золе, выщелочено на стадии a) и собрано в указанной первой жидкой фазе, содержащей фосфат-ионы, полученной на стадии b). Близкие значения получают также для алюминия или железа или других металлов, присутствующих в золе. В частности, способ по настоящему изобретению имеет хорошую степень экстрагирования содержавшегося в золе фосфора, если она таковой содержит. По меньшей мере 85% фосфора, присутствовавшего в золе, выщелачивается на стадии
a) и собирается в указанной первой жидкой фазе в виде фосфат-ионов, благоприятно по меньшей мере 90%, предпочтительно по меньшей мере 95%, в частности по меньшей мере 98%.
Указанную первую жидкую фазу, содержащую фосфат-ионы и полученную на стадии b), можно собрать и образовать раствор фосфорной кислоты. Указанную первую жидкую фазу можно использовать как сырье для получения удобрений. Это удобрение может содержать также фосфатные соли металлов, такие как фосфат алюминия, фосфат кальция, фосфат железа или фосфат магния. Раствор фосфорной кислоты, полученный на стадии b), можно также использовать как есть, т.е. без дополнительной обработки. В зависимости от состава золы указанная первая жидкая фаза может также содержать сульфатные соли, такие как сульфат алюминия, сульфат кальция, сульфат железа или сульфат магния.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления стадия a) способа по настоящему изобретению может быть реализована в первом прямоточном реакторе, имеющем одно или несколько отделений, благоприятно от 2 до 12 отделений, предпочтительно от 2 до 5 отделений, в частности от 3 до 5 отделений. Отделения располагаются последовательно и сообщаются между собой снизу. Золу и выщелачивающий раствор, содержащий фосфат-ионы, можно вводить, например, в первое отделение. Образованный в результате шлам проходит затем через каждое из других отделений, которые, таким образом, могут использоваться для подстройки или контроля времени реакции и оптимизации смеси соединений. Последнее отделение указанного первого прямоточного реактора на стадии a) соединено с устройством разделения на первую жидкую фазу и первую твердую фазу, выходящие со стадии. Предпочтительно разделение на первую жидкую фазу и первую твердую фазу осуществляют фильтрацией. Так, последнее отделение указанного первого прямоточного реактора стадии a) соединено с фильтром посредством трубопровода, позволяющего доставить реакционную смесь, полученную в конце стадии a), к фильтру, где будет реализована стадия b) способа по настоящему изобретению. Факультативно, между последним отделением первого прямоточного реактора, использующегося для осуществления стадии a), и фильтром, использующимся для осуществления стадии b), можно разместить буферную емкостьхранилище. В этом случае реакционную смесь, полученную в конце стадии a), переносят из буферной емкости к фильтру на стадии b).
Способ по настоящему изобретению может также включать стадию с) очистки указанной первой жидкой фазы, содержащей фосфат-ионы, полученной на стадии b), чтобы образовать вторую жидкую фазу, содержащую фосфат-ионы. Очистка указанной первой жидкой фазы, содержащей фосфат-ионы, позволяет заметно снизить содержание одного или нескольких ионов металлов, присутствующих в указанной первой жидкой фазе и указанных выше, т.е. ионов металлов, происходящих из металлов групп 116 Периодической системы элементов, предпочтительно Na, K, Li, Rb, Mg, Ca, Sr, Ba, Se, Y, Ti, Zr, V, Nb, Cr, Mo, Mn, Fe, Ru, Co, Rh, Ni, Pd, Cu, Ag, Zn, Cd, Al, Ge, Sn, In, Sb, Pb или Bi, или ионов следующих элементов: Si, S, As, в частности Ca, Mg, Fe, Al. Очистка может также позволить разделить различные ионы металлов, присутствующие в указанной первой жидкой фазе, чтобы валоризовать их независимо друг от друга. Таким образом, согласно одному частному варианту осуществления указанная вторая жидкая фаза может быть очищенным раствором фосфорной кислоты, т.е. раствором, в котором содержания различных ионов металлов, таких как кальций, магний, алюминий, железо или ионов других метал
- 4 034318 лов, может быть снижено по сравнению с содержаниями этих ионов в указанной первой жидкой фазе, причем эта последняя согласно одному частному варианту осуществления также может быть раствором фосфорной кислоты.
Стадия c) очистки может быть осуществлена посредством жидкофазной экстракции. Так, стадия c) указанной первой жидкой фазы, содержащей фосфат-ионы, включает:
(i) экстракцию фосфат-ионов, содержащихся в указанной первой жидкой фазе, органическим растворителем, чтобы образовать органическую экстрагированную фазу, содержащую фосфат-ионы, и водную экстрагированную фазу, содержащую примеси;
(ii) вторичную экстракцию указанной органической экстрагированной фазы, водным агентом вторичной экстракции, чтобы образовать водную фазу вторичной экстракции и органическую фазу, обедненную фосфат-ионами;
(iii) разделение водной фазы вторичной экстракции, содержащей фосфат-ионы, и органической фазы, причем указанная водная фаза вторичной экстракции, содержащая фосфат-ионы, представляет собой указанную вторую жидкую фазу.
Органический растворитель предпочтительно выбран из группы, состоящей из метилизобутилкетона, бутанола, петанола, органических растворителей C4-C7 и их смесей. Кроме того, стадия очистки может включать предпочтительно перед экстракцией или вторичной экстракцией органической экстрагированной фазы, содержащей фосфат-ионы, следующие этапы:
промывка указанной органической экстрагированной фазы, содержащей фосфат-ионы, водным раствором, чтобы получить промытую органическую фазу, содержащую фосфат-ионы, и водную фазу, содержащую примеси и некоторое количество фосфат-ионов;
выделение полученной промытой органической фазы, содержащей фосфат-ионы.
Эта органическая фаза подходит для указанной вторичной экстракции. Очистка посредством жидкофазной экстракции может включать в себя, кроме того, увлечение паром следовых количеств органического экстрагирующего агента из указанной второй жидкой фазы. Стадия c) очистки посредством жидкофазной экстракции может также включать добавление сильной кислоты к указанной первой жидкой фазе, содержащей фосфат-ионы, полученной на стадии b), перед вышеуказанным этапом (i). Это позволяет повысить степень экстрагирования.
Альтернативно, очистка указанной первой жидкой фазы, осуществляемая на стадии c), включает применение ионного обмена для получения указанной второй жидкой фазы. По сравнению с жидкофазной экстракцией очистка с применением ионного обмена позволяет получить лучший выход фосфатионов в указанной второй жидкой фазе. Ионный обмен можно осуществить с помощью одной или нескольких ионообменных смол, благоприятно катионообменных или анионообменных или их смеси, предпочтительно катионообменных. Предпочтительно ионообменные смолы содержат кислотные функциональные группы. В частности, кислотные функциональные группы, содержащиеся в ионообменных смолах, имеют pKa меньше, чем значение pKa пары кислота-основание, в которой сопряженное основание образовано фосфат-ионами, полученными на стадии b). Предпочтительно ионообменные смолы, предпочтительно катионообменные, содержат кислотные функциональные группы с pKa меньше, чем pKa пары H3PO4/H;PO4 -. Применение ионного обмена может включать использование анионообменной смолы, чтобы получить оксиды мышьяка, возможно образующиеся при осуществлении способа по настоящему изобретению.
Указанные одну или несколько катионообменных смол можно регенерировать независимо друг от друга раствором кислоты, предпочтительно соляной кислоты, азотной кислоты или серной кислоты. Указанная кислота может быть сильной кислотой. Регенерация ионообменных смол дает водный раствор, содержащий соли металлов, уловленных смолами. Это могут быть хлоридные, нитратные или сульфатные соли. Предпочтительно указанные одну или несколько катионообменных смол можно регенерировать независимо друг от друга раствором соляной кислоты или раствором серной кислоты или их смесью. Может образоваться водный раствор, содержащий одну или несколько хлоридных солей или одну или несколько сульфатных солей или их смесь. Соли могут быть хлоридными солями металлов, выбранных из металлов групп 1-16 Периодической системы элементов (металлы и переходные металлы, редкоземельные элементы, As), или сульфатными солями металлов, выбранных из металлов групп 1-16 Периодической системы элементов (металлы и переходные металлы, редкоземельные элементы, As).
Вообще говоря, зола, применяющаяся в способе по настоящему изобретению, содержит в основном кальций, магний, алюминий, железо, кремний или фосфор в содержаниях, меняющихся в зависимости от происхождения золы. Кремний собирается главным образом в указанной первой твердой фазе. Предпочтительно, фосфор собирается в указанной первой жидкой фазе или указанной второй жидкой фазе в виде фосфорной кислоты. Когда указанные одну или несколько катионообменных смол регенерируют независимо друг от друга раствором соляной кислоты, для каждой катионообменной смолы образуется водный раствор, содержащий хлорид кальция, хлорид магния, хлорид алюминия или хлорид железа или их смеси. Эти водные растворы можно собрать и выделить для последующего вторичного использования в качестве сырья в различных областях техники, таких, например, как строительство и очистка сточных вод на очистных станциях. Эти водные растворы можно также высушить, сгустить, чтобы получить коммер
- 5 034318 ческий продукт. Соли можно также осадить способами, известными специалисту. Способ по настоящему изобретению применим также для извлечения всех или части других металлов, присутствующих в золе. Это становится возможным при увеличении числа ионообменных смол. Так, при регенерации указанных ионообменных смол можно получить водные растворы, содержащие соли таких металлов, как Na, K, Li, Rb, Mg, Ca, Sr, Ba, Se, Y, Ti, Zr, V, Nb, Cr, Mo, Mn, Fe, Ru, Co, Rh, Ni, Pd, Cu, Ag, Zn, Cd, Al, Ge, Sn, In, Sb, Pb или Bi. Таким образом, способ по настоящему изобретению позволяет экстрагировать все или часть количества различных металлов, содержавшихся в золе, и собрать их предпочтительно в виде растворов хлоридных солей. Альтернативно, если указанные ионообменные смолы регенерируют раствором серной или азотной кислоты, вместо водных растворов хлоридных солей получают водные растворы нитратных или сульфатных солей.
Таким образом, способ по настоящему изобретению позволяет валоризовать золу, какая описана в настоящем изобретении, путем удаления, в частности, всего или части присутствовавшего в ней алюминия, кальция, магния, железа или фосфора. В зависимости от исходного состава золы можно экстрагировать и собрать и другие металлы. Предпочтительно фосфор собирают в виде водного раствора фосфорной кислоты. Как указывалось выше, все или часть количества алюминия, кальция, магния или железа может быть собрано в виде водного раствора хлорида кальция, алюминия, магния или железа.
Способ по настоящему изобретению может также содержать стадию сгущения указанной первой жидкой фазы, содержащей фосфат-ионы, или указанной второй жидкой фазы, содержащей фосфат-ионы.
Кроме того, способ по настоящему изобретению может также включать стадию обработки активированным углем указанной первой жидкой фазы, содержащей фосфат-ионы, полученной на стадии b), или указанной второй жидкой фазы, содержащей фосфат-ионы, полученной на стадии c). Эта обработка позволяет удалить, полностью или частично, диоксин или ртуть, возможно присутствующие в указанной первой жидкой фазе, содержащей фосфат-ионы, полученной на стадии b), или указанной второй жидкой фазы, содержащей фосфат-ионы, полученной на стадии c).
Согласно одному частному варианту осуществления изобретения указанная вторая жидкая фаза, содержащая фосфат-ионы, полученная на стадии c), является раствором фосфорной кислоты. Его можно получить, используя на стадии a) в качестве выщелачивающего раствора, содержащего растворенные фосфат-ионы, раствор фосфорной кислоты.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления часть указанной первой жидкой фазы или указанной второй жидкой фазы, содержащей фосфат-ионы, возвращают в цикл, чтобы использовать на стадии a) в качестве выщелачивающего раствора, содержащего растворенные фосфат-ионы. Таким образом, способ можно осуществлять в непрерывном режиме.
Согласно одному частному варианту осуществления изобретения выщелачивающий раствор является раствором фосфорной кислоты, и способ по настоящему изобретению может включать в себя:
a) выщелачивание золы с содержанием фосфора, выраженном в весовых процентах PO4 в золе, по меньшей мере 1% первым раствором фосфорной кислоты, чтобы образовать первую твердую фазу, содержащую примеси, и первую жидкую фазу, содержащую фосфат-ионы, причем весовое соотношение между указанным первым раствором фосфорной кислоты и золой больше или равно 2, благоприятно больше 4, предпочтительно больше 5;
b) разделение указанной первой жидкой фазы, содержащей фосфат-ионы, и указанной первой твердой фазы, b') факультативно, обработка первой жидкой фазы, содержащей фосфат-ионы, активированным углем,
c) очистка указанной первой жидкой фазы, содержащей фосфат-ионы, предпочтительно с применением ионного обмена или путем жидкофазной экстракции, чтобы получить второй раствор фосфорной кислоты, c') факультативно, обработка указанного раствора фосфорной кислоты активированным углем.
Вес указанного первого раствора фосфорной кислоты определяется через вес раствора фосфорной кислоты и вес добавленной воды, если указанный первый раствор фосфорной кислоты разбавляют перед, во время или после контакта с золой.
Выщелачивание предпочтительно проводят при температуре от 20 до 95°C, благоприятно от 20 до 80°C, предпочтительно от 50 до 80°C, в частности от 50 до 80°C, благоприятно в течение периода от 5 мин до 8 ч, предпочтительно от 5 мин до 4 ч, предпочтительно от 5 мин до 2 ч, в частности от 15 до 45 мин, более предпочтительно от 30 до 45 мин. Предпочтительно первый раствор фосфорной кислоты имеет весовое содержание фосфат-ионов от 7 до 50%, в частности от 7 до 40%, более предпочтительно от 13 до 28% от полного веса первого раствора фосфорной кислоты. Фосфат-ионы, учитываемые при определении указанного выше весового содержания фосфат-ионов, являются фосфат-ионами в виде H3PO4, H2PO4 -, HPO42- и PO43-.
Согласно другому аспекту изобретения, когда зола содержит фосфор, ее можно применять для увеличения абсолютной массы фосфата в водном растворе фосфорной кислоты. Действительно, при применении способа по настоящему изобретению, согласно которому выщелачивающий раствор, содержащий растворенные фосфат-ионы, является раствором фосфорной кислоты, полученные первая жидкая фаза,
- 6 034318 содержащая фосфат-ионы, или вторая жидкая фаза, содержащая фосфат-ионы, является раствором фосфорной кислоты, в котором абсолютная масса фосфата (в г PO4) является более высокой по сравнению с абсолютной массой фосфата (в г PO4) в выщелачивающем растворе.
Способ по настоящему изобретению применим для золы, содержащей в основном алюминий, железо, кальций или магний или их смеси и мало фосфора (менее 1 вес.% PO4). В этом случае указанная первая жидкая фаза будет содержать фосфатные соли алюминия, кальция, железа или магния или их смеси. Осуществление стадии c) очистки, например, с применением ионного обмена или жидкофазной экстракции позволит собрать вторую жидкую фазу, содержащую растворенные фосфат-ионы, например раствор фосфорной кислоты, если выщелачивающий раствор, использованный на стадии a), был раствором фосфорной кислоты. Кроме того, регенерация ионообменных смол позволит получить в основном водные растворы солей алюминия, кальция, магния или железа или их смесей и, возможно, другие водные растворы солей металлов, образованных из металлов, возможно присутствующих в золе, таких как Na, K, Li, Rb, Sr, Ba, Se, Y, Ti, Zr, V, Nb, Cr, Mo, Mn, Ru, Co, Rh, Ni, Pd, Cu, Ag, Zn, Cd, Ge, Sn, In, Sb, Pb или Bi.
Чертеж показывает блок-схему способа по одному частному варианту осуществления настоящего изобретения. В реактор выщелачивания 3 подают золу 1 и раствор фосфорной кислоты 2. После выщелачивания золы 1 в условиях способа по настоящему изобретению реакционную среду подвергают фильтрации через фильтр-пресс 4, чтобы отделить первую твердую фазу 5 от первой жидкой фазы 6, содержащей растворенные фосфат-ионы. Первую жидкую фазу обрабатывают 7 активированным углем 8. Твердый остаток от этой обработки удаляют 8', а жидкую фазу 9, полученную при этой обработке, обрабатывают тремя катионообменными смолами 10, 10' и 10, размещенными последовательно. В данном примере для ясности и краткости число катионообменных смол ограничено тремя, но в промышленной практике число катионообменных смол может быть больше, например может использоваться от 20 до 100 катионообменных смол в зависимости от степени чистоты указанной второй жидкой фазы и от числа металлов, которые требуется извлечь. Жидкие фазы 9', 9'' и 9''' соответствуют жидким фазам на выходе из соответствующей катионообменной смолы. Жидкие фазы 9', 9'' и 9''' представляют собой растворы фосфорной кислоты, чистота которых повышается по мере прохождения через катионообменные смолы. Весь или часть раствора фосфорной кислоты, полученного на шаге 9''', можно собрать или отправить на хранение на шаге 14 или вернуть в цикл для питания реактора выщелачивания 3. Ионообменные смолы 10, 10', 10'' регенерируют независимо друг от друга раствором соляной кислоты 11, 11' или 11''. Водный раствор 12, собранный после регенерации ионообменной смолы 10, содержит главным образом хлорид кальция или хлорид магния или их смесь. Водные растворы 12' и 12'', собранные после регенерации ионообменной смолы 10' и 10'', содержат в основном хлорид алюминия или хлорид железа или их смесь.
Способ определения содержания металлов
Содержания металлов в образце определяют на оптическом эмиссионном спектрометре (ICP-OES: оптическая эмиссионная спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой), используя ICP-OES спектрометр Agilent серии 710 Axial, оборудованный пульверизатором (One Neb, концентрическая вставка в ICP) и плазменной горелкой (низкочастотная, кварц, всасывающая трубка, осевая). Образцы и стандарты готовят в сосудах, предварительно очищенных разбавленным раствором азотной кислоты (193 г 96%-й азотной кислоты, разбавленной до 1000 мл дистиллированной водой). Прибор калибруют согласно следующему протоколу, используя стандартные растворы Pb(NO3)2 с концентрацией свинца 100 мг/л, Cd(NO3)2 с концентрацией кадмия 100 мг/л, Hg(NO3)2 с концентрацией ртути 100 мг/л, H3AsO4 с концентрацией мышьяка 100 мг/л и Y(NO3)3 с концентрацией иттрия 100 мг/л. Исходя из каждого из растворов Pb(NO3)2, Cd(NO3)2, Hg(NO3)2 и H3AsO4, была приготовлена серия из 7 калибровочных образцов с концентрацией 0,01 в.ч./млн, 0,05 в.ч./млн, 0,1 в.ч./млн, 0,5 в.ч./млн, 1 в.ч./млн и 5 в.ч./млн. В каждый образец добавляли 200 мкл стандартного раствора Y(NO3)3, затем каждый образец разбавляли вышеуказанным разбавленным раствором азотной кислоты, чтобы достичь объема 100 мл. Образцы для анализа методом ICP-OES готовили, добавляя в колбу на 100 мл, содержащую 50 мл разбавленного раствора азотной кислоты, какой приготовлен выше, 10 г анализируемого образца, затем 200 мкл стандартного раствора Y(NO3)3. Затем объем доводили до 100 мл, добавляя разбавленный раствор азотной кислоты. Полученный в результате раствор интенсивно перемешивали.
Пример 1.
Готовят выщелачивающий раствор, содержащий раствор фосфорной кислоты с концентрацией фосфат-ионов 20,7 вес.%, исходя из 481,1 г раствора фосфорной кислоты с концентрацией H3PO4 85 вес.% и 1510,1 г воды. В реакторе выщелачивания 100 г золы, полученной от сжигания ила с очистных станций, приводят в контакт с полученным выше раствором фосфорной кислоты с концентрацией фосфат-ионов 20,7 вес.%. Зола содержит 36,2% фосфора (выражено в вес.% в виде PO4). Выщелачивание золы осуществляют в течение 30 мин при 60°C. Реакционную смесь фильтруют через фильтр-пресс. Фильтрат очищают, используя 6 катионообменных смол (Lewatit® S2568H от Lanxess), размещенных последовательно. Водный раствор фосфорной кислоты, собранный на выходе из шестой катионообменной смолы, содержит 98% фосфата, присутствовавшего изначально в реакторе выщелачивания, т.е. фосфата, имевшегося исходно в золе и в выщелачивающем растворе. Этот раствор фосфорной кислоты сгущают, чтобы получить раствор с концентрацией P2O5 54 вес.%. Применение катионообменных смол по
- 7 034318 зволяет очистить раствор фосфорной кислоты. Ниже в табл. 1 приведены содержания различных металлов в растворе фосфорной кислоты перед очисткой и на выходе из каждой ионообменной смолы.
Таблица 1
Содержание металлов (в.ч./млн) в растворе фосфорной кислоты
| Металл | Зола | До очистки | 1-ая колонка | 2-ая колонка | 3-ая колонка | 4-ая колонка | 5-ая колонка | 6-ая колонка |
| А1 | 39000 | 1101 | 915 | 426 | 152 | 73 | н.д. | 41 |
| As | 32 | 1, 6 | 1,56 | 1,73 | 1, 67 | 1,75 | 1, 64 | 1,78 |
| Са | 78000 | 4048 | 275 | 39 | < | < | < | < |
| Cd | 2 | 0,5 | < | < | < | < | < | < |
| Сг | 90 | 4,2 | 3,74 | 3, 81 | 3,23 | 2,96 | 2,53 | 2,5 |
| Fe | 110000 | 2144 | 1942 | 1758 | 1588 | 1475 | 1143 | 1009 |
| К | 13200 | 897 | 92 | 43 | 10 | 2 | н.д. | н.д. |
| Мд | 14100 | 1012 | 193 | 8 | 1 | < | < | < |
| Мп | 1456 | 73 | 15 | 1 | 0, 1 | < | < | < |
| Мо | 17 | 1,4 | 1,35 | 1,5 | 1,43 | 1,48 | 1,49 | 1, 61 |
| Na | 3600 | 229 | 45 | < | < | < | < | < |
| Ni | 126 | 4,9 | 0, 6 | < | < | < | < | < |
| Pb | 169 | 12 | 1 | 0,35 | < | < | < | < |
| Sr | 454 | 29 | 1,45 | 0, 12 | < | < | < | < |
| Zn | 1598 | 100 | 14,5 | 0, 1 | < | < | < | < |
| Si | 140000 | <250 | н.д. | н.д. | н.д. | н.д. | н.д. | н.д. |
* знак < означает, что содержание ниже предела обнаружения н.д. - нет данных.
Применение ионообменных смол, предпочтительно катионообменных, позволяет удалить часть металлов, присутствующих в растворе фосфорной кислоты, полученном после стадии b) способа по настоящему изобретению. Содержания магния, кальция, алюминия или железа заметно снижены. Разные колонки регенерировали независимо друг от друга 5%-м раствором соляной кислоты. Водные растворы, собранные после регенерации колонок 1 и 2, содержат хлорид магния, хлорид кальция, хлорид железа и хлорид алюминия. Водные растворы, собранные после регенерации колонок 3-6, содержат в основном хлорид железа и хлорид алюминия.
Пример 2.
Повторяли пример 1, используя для выщелачивания золы растворы фосфорной кислоты разной концентрации. Исходя из раствора фосфорной кислоты с концентрацией H3PO4 85 вес.%, было приготовлено четыре раствора фосфорной кислоты с концентрациями фосфат-ионов соответственно 9,9, 13,8, 27,6 и 34,5 вес.%.
Таблица 2 Результаты выщелачивания золы растворами фосфорной кислоты разной концентрации
| Пример | Зола (г) | вес.% фосфат-ионов в выщелачивающем растворе | вес.% фосфатионов в фильтрате | Выход (%) |
| 2А | 100 | 9, 9 | 11,1 | 90 |
| 2В | 100 | 13, 8 | 15, 4 | 95, 5 |
| 2С | 100 | 20, 7 | 22,2 | 96 |
| 2D | 100 | 27, 6 | 29, 0 | 99 |
| 2Е | 100 | 34,5 | 36, 6 | 98 |
Как показывают результаты, представленные в табл. 2, содержание фосфата в растворе, полученном после фильтрации (после стадии b) способа по настоящему изобретению) выше содержания фосфата в выщелачивающем растворе. Фосфор, присутствующий в золе, был экстрагирован и валоризован в виде раствора фосфорной кислоты. Выход, указанный в табл. 2, соответствует количеству фосфата, собранного в фильтрате со стадии b) способа по настоящему изобретению, отнесенному к количеству фосфата, имевшемуся изначально, т.е. в золе и в выщелачивающем растворе. Этот выход является очень хорошим, когда выщелачивание осуществляют выщелачивающим раствором, использованном в примерах 2C, 2D или 2E.
- 8 034318
Пример 3.
Золу (100 г), содержащую, в частности, 18,1 вес.% кремния, 8,7 вес.% алюминия, 15,7 вес.% кальция, 2,3% железа, 1,5 вес.% магния, обрабатывали 1992 г раствора фосфорной кислоты (20,7 вес.% фосфат-ионов) при 60°C в течение 45 мин. Зола содержала менее 1 вес.% фосфора (выраженного в вес.% PO4). Реакционную среду фильтровали через фильтр-пресс. Жидкую фазу очищали с применением 5 ионообменных смол, размещенных последовательно (Lewatit® S2568H от Lanxess). После этой очистки собрали раствор фосфорной кислоты, имеющий низкое содержание ионов металлов. Ионообменные смолы регенерировали 5%-м раствором соляной кислоты, было получено 5 растворов. Степень экстрагирования алюминия, кальция, магния и железа составила, соответственно, 95, 98, 98 и 81%.
Claims (19)
1. Способ выщелачивания золы от сжигания ила с очистных станций, костей или навозной жижи, включающий следующие стадии:
a) обработка золы выщелачивающим раствором, содержащим фосфат-ионы, с формированием первой твердой фазы, содержащей примеси, и первой жидкой фазы, содержащей фосфат-ионы, указанный раствор имеет массовое содержание фосфат-ионов в интервале от 1 до 85%, и
b) разделение указанной первой жидкой фазы, содержащей фосфат-ионы, и указанной первой твердой фазы, где зола содержит фосфор в количестве, выраженном в массовых процентах фосфатов в форме PO4, по меньшей мере 7%, и стадию a) осуществляют в течение 5-45 мин при температуре выше 40°C.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно включает стадию c) очистки указанной первой жидкой фазы, содержащей фосфат-ионы, с формированием второй жидкой фазы, содержащей фосфат-ионы, причем указанную очистку осуществляют методом жидкофазной экстракции или с применением ионного обмена.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что массовое отношение между указанным раствором, содержащим растворенные фосфат-ионы, и золой больше или равно 2, предпочтительно больше 4, более предпочтительно больше 5.
4. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что указанный раствор, содержащий фосфат-ионы, имеет массовое содержание фосфат-ионов в интервале от 7 до 55%, предпочтительно от 7 до 50%, в частности от 7 до 40% от общей массы выщелачивающего раствора.
5. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что раствор, содержащий фосфат-ионы, является раствором фосфорной кислоты.
6. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что обработку золы на стадии a) осуществляют в течение 30-45 мин.
7. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что обработку золы на стадии a) осуществляют при температуре от 50 до 80°C, предпочтительно от 50 до 65°C.
8. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что раствор, содержащий фосфат-ионы, содержит по меньшей мере 98,5 вес.% фосфорной кислоты.
9. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что зола содержит фосфор в количестве, выраженном в массовых процентах фосфатов в форме PO4, от 7 до 67,5%.
10. Способ по п.9, отличающийся тем, что по меньшей мере 85%, благоприятно по меньшей мере 90%, предпочтительно по меньшей мере 95%, в частности по меньшей мере 98% фосфора, присутствующего в золе, направляют на стадию a) и собирают в указанной первой жидкой фазе, содержащей фосфат-ионы и полученной на стадии b).
11. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что стадию a) реализуют в прямоточном реакторе, содержащим от 2 до 12 отделений, предпочтительно от 2 до 5 отделений, в частности от 3 до 5 отделений.
12. Способ по любому из предыдущих пп.2-11, отличающийся тем, что стадию c) осуществляют с применением ионного обмена, используя одну или несколько ионообменных смол.
13. Способ по предыдущему пункту, отличающийся тем, что указанные одну или несколько ионообменных смол регенерируют независимо друг от друга раствором кислоты.
14. Способ по п.13, отличающийся тем, что кислота является соляной кислотой или серной кислотой или их смесью, и при регенерации указанных ионообменных смол собирают один или несколько водных растворов, содержащих хлоридные соли или сульфатные соли или их смесь.
15. Способ по любому из предыдущих пп.2-14, отличающийся тем, что указанная вторая жидкая фаза, содержащая фосфат-ионы и полученная на стадии c), является раствором фосфорной кислоты.
16. Способ по любому из предыдущих пп.2-15, отличающийся тем, что часть указанной первой жидкой фазы, содержащей фосфат-ионы, или указанной второй жидкой фазы, содержащей фосфат-ионы, возвращают для повторного использования на стадии a) в качестве раствора, содержащего растворенные фосфат-ионы.
17. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что он включает следующие
- 9 034318 стадии:
a) обработка золы, полученной от сжигания ила с очистных станций, костей или навозной жижи, имеющей содержание фосфора, выраженное в весовых процентах PO4 в золе, по меньшей мере 7%, первым раствором фосфорной кислоты с формированием первой твердой фазы, содержащей примеси, и первой жидкой фазы, содержащей фосфат-ионы, где массовое соотношение между указанным первым раствором фосфорной кислоты и золой больше или равно 2, благоприятно больше 4, предпочтительно больше 5; причем предпочтительно количество по массе фосфат-ионов в указанном первом растворе фосфорной кислоты составляет от 7 до 55% от общего веса указанного раствора; а выщелачивание осуществляют в течение 5-45 мин при температуре от 50 до 65°C;
b) разделение указанной первой жидкой фазы, содержащей фосфат-ионы, и указанной первой твердой фазы, b') необязательно, обработка первой жидкой фазы, содержащей фосфат-ионы, активированным углем,
c) очистка указанной первой жидкой фазы, содержащей фосфат-ионы, предпочтительно с применением ионного обмена или путем жидкофазной экстракции с получением второго раствора фосфорной кислоты, c') необязательно, обработка указанного раствора фосфорной кислоты активированным углем.
18. Способ по п.17, отличающийся тем, что он дополнительно включает:
b') обработку первой жидкой фазы, содержащей фосфат-ионы, активированным углем и/или c') обработку указанного раствора фосфорной кислоты активированным углем.
19. Способ по п.17 или 18, отличающийся тем, что стадию a) реализуют в прямоточном реакторе, содержащем от 2 до 12 отделений, предпочтительно от 2 до 5 отделений, в частности от 3 до 5 отделений.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP13199070 | 2013-12-20 | ||
| PCT/EP2014/078736 WO2015091946A1 (fr) | 2013-12-20 | 2014-12-19 | Procédé de valorisation de cendres issues de l'incinération de déchets |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201691183A1 EA201691183A1 (ru) | 2016-11-30 |
| EA034318B1 true EA034318B1 (ru) | 2020-01-28 |
Family
ID=49917492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201691183A EA034318B1 (ru) | 2013-12-20 | 2014-12-19 | Способ выщелачивания золы от сжигания отходов |
Country Status (21)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9963759B2 (ru) |
| EP (1) | EP3084301B2 (ru) |
| JP (1) | JP6419189B2 (ru) |
| KR (1) | KR102172325B1 (ru) |
| CN (1) | CN105899877B (ru) |
| AU (1) | AU2014368485B2 (ru) |
| BR (1) | BR112016013911B1 (ru) |
| CA (1) | CA2934215C (ru) |
| DK (1) | DK3084301T3 (ru) |
| EA (1) | EA034318B1 (ru) |
| ES (1) | ES2667742T3 (ru) |
| IL (1) | IL246222B (ru) |
| LT (1) | LT3084301T (ru) |
| MA (1) | MA39169B1 (ru) |
| MY (1) | MY179289A (ru) |
| NO (1) | NO3084301T3 (ru) |
| NZ (1) | NZ721498A (ru) |
| PL (1) | PL3084301T3 (ru) |
| PT (1) | PT3084301T (ru) |
| WO (1) | WO2015091946A1 (ru) |
| ZA (1) | ZA201604274B (ru) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2667742T3 (es) | 2013-12-20 | 2018-05-14 | Ecophos S.A. | Método de tratamiento de cenizas procedentes de la incineración de desechos |
| DE102016010861A1 (de) | 2016-09-07 | 2018-03-08 | Patrick Herr | Verfahren und Vorrichtung zur Rückgewinnung von Phosphor aus phosphorhaltiger Klärschlammasche |
| WO2018133046A1 (zh) * | 2017-01-20 | 2018-07-26 | 深圳市能源环保有限公司 | 一种垃圾焚烧飞灰脱酸螯合药剂及其制备方法 |
| EP3495323B1 (en) | 2017-12-07 | 2020-09-09 | Borealis Agrolinz Melamine GmbH | A process for obtaining a soluble phosphate fraction from phosphate containing ash |
| CN109650847B (zh) * | 2018-09-13 | 2021-07-20 | 西南科技大学 | 一种硫化钠渣制备保温墙体材料方法 |
| PT3770113T (pt) | 2019-07-25 | 2023-06-21 | Tecn Reunidas S A | Processo para preparar ácido fosfórico de grau técnico a partir de cinza de lamas de depuração |
| CN111530618B (zh) * | 2020-05-07 | 2021-12-28 | 徐州泰瑞仪器设备有限公司 | 一种垃圾飞灰按密度分离方法 |
| EP4015452A1 (en) | 2020-12-21 | 2022-06-22 | Técnicas Reunidas, S.A. | Process for producing technical grade phosphoric acid from sewage sludge ash |
| CN112958587A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-06-15 | 重庆坤垠环保科技实业发展有限公司 | 铝灰渣与大修渣协同处理利用方法及装置 |
| KR102485386B1 (ko) * | 2022-07-11 | 2023-01-06 | 서울특별시 | 하수슬러지 소각재의 성분을 제어하는 방법 |
| CN117385183B (zh) * | 2023-11-03 | 2024-03-22 | 潍坊特钢集团有限公司 | 一种高炉布袋除尘灰的处理设备及处理方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0586910A1 (de) * | 1992-09-10 | 1994-03-16 | Hoechst Aktiengesellschaft | Verfahren und Anlage zum Entfernen von Blei, Cadmium und Zink aus Stäuben |
| EP0811580A2 (en) * | 1996-06-07 | 1997-12-10 | Shiro Yoshizaki | Method for removing heavy metal from sludge |
| JPH1133594A (ja) * | 1996-06-07 | 1999-02-09 | Shiro Yoshizaki | 汚泥類から重金属類を除去する方法 |
| JPH1192122A (ja) * | 1997-09-25 | 1999-04-06 | Kubota Corp | リン含有固形物からのリン回収方法 |
| WO2008115121A1 (en) * | 2007-03-19 | 2008-09-25 | Easymining Sweden Ab | Phosphorus recovery |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3531401A (en) * | 1968-01-23 | 1970-09-29 | Crane Co | Method of regenerating ion exchangers |
| JPS552790A (en) * | 1978-04-04 | 1980-01-10 | Krofchak David | Treatment of incineration sewage sludge ash |
| US5521132A (en) | 1994-09-01 | 1996-05-28 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Ash-based ceramic materials |
| FR2734181B1 (fr) | 1995-05-18 | 1997-06-13 | Commissariat Energie Atomique | Traitement des cendres volantes issues d'un incinerateur de dechets et contenant des chlorures de metaux toxiques |
| TW393448B (en) | 1996-02-28 | 2000-06-11 | Solvay | Process for rendering ash inert |
| US20110162258A1 (en) * | 2009-07-07 | 2011-07-07 | Deshazo Eugene F | Wastewater sludge processing system |
| DE102013018650B3 (de) † | 2013-11-06 | 2014-09-18 | Remondis Aqua Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Behandlung von phosphathaltigen Aschen aus Abfallverbrennungsanlagen durch nasschemischen Aufschluss zur Gewinnung von Aluminium-, Kalzium-, Phosphor- und Stickstoffverbindungen |
| ES2667742T3 (es) † | 2013-12-20 | 2018-05-14 | Ecophos S.A. | Método de tratamiento de cenizas procedentes de la incineración de desechos |
| DE102014006278B3 (de) † | 2014-05-02 | 2015-02-26 | Remondis Aqua Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Reinigung von Roh-Phosphorsäure (z.B. MGA-Säure) durch Zugabe von Aschen aus Abfall-Verbrennungsanlagen umfassend die Gewinnung von reiner Phosphorsäure, Kalziumsulfat, wasserlöslichen Kalziumhydrogenphosphaten und Metallsalz-Lösung |
| CN104084417B (zh) * | 2014-07-16 | 2016-04-06 | 浙江华川实业集团有限公司 | 一种造纸厂垃圾焚烧与污水处理一体化工艺 |
-
2014
- 2014-12-19 ES ES14816253.0T patent/ES2667742T3/es active Active
- 2014-12-19 PT PT148162530T patent/PT3084301T/pt unknown
- 2014-12-19 AU AU2014368485A patent/AU2014368485B2/en active Active
- 2014-12-19 BR BR112016013911-9A patent/BR112016013911B1/pt active IP Right Grant
- 2014-12-19 EP EP14816253.0A patent/EP3084301B2/fr active Active
- 2014-12-19 CN CN201480072338.6A patent/CN105899877B/zh active Active
- 2014-12-19 LT LTEP14816253.0T patent/LT3084301T/lt unknown
- 2014-12-19 MY MYPI2016702200A patent/MY179289A/en unknown
- 2014-12-19 WO PCT/EP2014/078736 patent/WO2015091946A1/fr active Application Filing
- 2014-12-19 KR KR1020167018136A patent/KR102172325B1/ko active IP Right Grant
- 2014-12-19 MA MA39169A patent/MA39169B1/fr unknown
- 2014-12-19 NZ NZ721498A patent/NZ721498A/en not_active IP Right Cessation
- 2014-12-19 EA EA201691183A patent/EA034318B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2014-12-19 JP JP2016539937A patent/JP6419189B2/ja active Active
- 2014-12-19 PL PL14816253T patent/PL3084301T3/pl unknown
- 2014-12-19 DK DK14816253.0T patent/DK3084301T3/en active
- 2014-12-19 US US15/104,444 patent/US9963759B2/en active Active
- 2014-12-19 NO NO14816253A patent/NO3084301T3/no unknown
- 2014-12-19 CA CA2934215A patent/CA2934215C/en active Active
-
2016
- 2016-06-14 IL IL246222A patent/IL246222B/en active IP Right Grant
- 2016-06-23 ZA ZA2016/04274A patent/ZA201604274B/en unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0586910A1 (de) * | 1992-09-10 | 1994-03-16 | Hoechst Aktiengesellschaft | Verfahren und Anlage zum Entfernen von Blei, Cadmium und Zink aus Stäuben |
| EP0811580A2 (en) * | 1996-06-07 | 1997-12-10 | Shiro Yoshizaki | Method for removing heavy metal from sludge |
| JPH1133594A (ja) * | 1996-06-07 | 1999-02-09 | Shiro Yoshizaki | 汚泥類から重金属類を除去する方法 |
| JPH1192122A (ja) * | 1997-09-25 | 1999-04-06 | Kubota Corp | リン含有固形物からのリン回収方法 |
| WO2008115121A1 (en) * | 2007-03-19 | 2008-09-25 | Easymining Sweden Ab | Phosphorus recovery |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2017502827A (ja) | 2017-01-26 |
| BR112016013911A2 (pt) | 2017-08-08 |
| EA201691183A1 (ru) | 2016-11-30 |
| CN105899877B (zh) | 2019-10-01 |
| CA2934215A1 (en) | 2015-06-25 |
| ES2667742T3 (es) | 2018-05-14 |
| BR112016013911B1 (pt) | 2019-06-18 |
| EP3084301B1 (fr) | 2018-01-31 |
| NO3084301T3 (ru) | 2018-06-30 |
| LT3084301T (lt) | 2018-05-25 |
| MA39169B1 (fr) | 2017-12-29 |
| JP6419189B2 (ja) | 2018-11-07 |
| PL3084301T3 (pl) | 2018-07-31 |
| AU2014368485B2 (en) | 2018-11-08 |
| AU2014368485A1 (en) | 2016-07-14 |
| CN105899877A (zh) | 2016-08-24 |
| KR20160101003A (ko) | 2016-08-24 |
| CA2934215C (en) | 2020-07-28 |
| IL246222B (en) | 2018-12-31 |
| KR102172325B1 (ko) | 2020-11-02 |
| EP3084301B2 (fr) | 2024-01-03 |
| US20160312333A1 (en) | 2016-10-27 |
| NZ721498A (en) | 2020-05-29 |
| EP3084301A1 (fr) | 2016-10-26 |
| IL246222A0 (en) | 2016-07-31 |
| MY179289A (en) | 2020-11-03 |
| DK3084301T3 (en) | 2018-05-22 |
| PT3084301T (pt) | 2018-05-02 |
| ZA201604274B (en) | 2019-09-25 |
| WO2015091946A1 (fr) | 2015-06-25 |
| US9963759B2 (en) | 2018-05-08 |
| MA39169A1 (fr) | 2017-01-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EA034318B1 (ru) | Способ выщелачивания золы от сжигания отходов | |
| JP4829610B2 (ja) | 水酸アパタイト結晶を主成分とする吸着材の製造方法 | |
| JP2007070217A (ja) | 畜糞系焼却灰からのリン含有水溶液の調製と重金属除去、並びにヒドロキシアパタイト及び／又はリン酸水素カルシウムの回収方法 | |
| JP2017179562A (ja) | 脱硝触媒からのバナジウムの回収方法 | |
| CN117897359A (zh) | 碳酸钙的生成方法及*** | |
| WO2014074029A1 (ru) | Способ извлечения редкоземельных элементов из твердых ископаемых и/или техногенных материалов | |
| CN105051224A (zh) | 将稀土金属富集到磷石膏中的方法 | |
| RU2109686C1 (ru) | Способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса | |
| WO2009092539A1 (en) | Process for recycling spent pot linings (spl) from primary aluminium production | |
| RU2375305C1 (ru) | Способ переработки боросиликатных концентратов | |
| JP5001594B2 (ja) | バイオマス燃料の製造方法及びこれを利用したバイオマス燃料システム | |
| US6051196A (en) | Purification of phosphorus containing scheelite ore | |
| JP3536901B2 (ja) | 飛灰からの有価金属回収方法 | |
| US4762693A (en) | Process for working up heavy metal-containing residues originally from the decontamination of crude phosphoric acid | |
| JP2004352521A (ja) | 重質油燃焼灰の処理方法 | |
| JP2005230655A (ja) | ダストの処理方法 | |
| US20240117462A1 (en) | Chemical Processing Of Sewage Sludge Ash | |
| RU2493101C1 (ru) | Способ переработки отходов металлического бериллия и спецкерамики на основе оксида бериллия | |
| OSMAN | Selective recovery of phosphorus from sewage sludge ashes after wet acid leaching | |
| JP5664995B2 (ja) | 焼却汚泥からのリン酸の回収法 | |
| JP3887710B2 (ja) | アンモニアの回収方法 | |
| JP2004269330A (ja) | ガス抽気ダストの処理方法 | |
| WO2012165383A1 (ja) | 焼却灰からのリン回収方法 | |
| KR20230122055A (ko) | 하수 슬러지 재로부터 공업용 인산의 생산 방법 | |
| JP2000254616A (ja) | 灰塵の処理方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM RU |