SE537780C2 - Produktion av fosfatföreningar från material innehållande fosfor och åtminstone ett av järn och aluminium - Google Patents

Abstract

SAMMANDRAG Ett forfarande for koncentrering av fosfatforeningar innefattande upplOsning (205) av slamaska i saltsyra. Olosliga aterstoder separeras (210), varvid en forsta laklosning bildas. Ett molforhAllande mellan fosfor och en summa av trevart jam och aluminium i den forsta laklosningen regleras (215) till att vara st6rre An 1. En bas tillsatts (220) till den forsta laklosningen i en mangd som orsakar utfallning av fosfatf6reningar. De utfallda fosfatforeningarna avskiljs (225) frAn den forsta laklOsningen. Svavelsyra tillsatts (240) till den forsta laklosningen, vilket orsakar utfallning av sulfatforeningar. De utfallda sulfatforeningarna separeras (245) fran den f6rsta laklosningen. Atminstone en del av laklosningen aterfors (248) sasom saltsyran som anvands for upplosningen av slamaskan. SAval vidare forfaranden for bearbetning av de utfallda fosfatforeningarna som arrangemang for att utfora f6rfarandena presenteras.

Description

PRODUKTION AV FOSFATFORENINGAR FRAN MATERIAL INNEHALLANDE FOSFOR OCH ATMINSTONE ETT AV JARN OCH ALUMINIUM TEKNISKT OMRADE Den foreliggande uppfinningen beror allmant bearbetning av material som innehaller fosfor och atminstone ett av jam och aluminium, och i synnerhet sadan bearbetning som fokuserar pa ateranvandning.

BAKGRUND Fosfor är ett viktigt arnne och är absolut nadvandigt far liv. Utslappet av fosfor till ytvatten och dess darav foljande bidrag till overgodning har emellertid ocksa left till okad oro for vattenkvalitet. Handlingssatt har darfor tillampats aver hela varlden, for att minska nivaerna av fosfor som kommer in i ytvatten, genom tillampningen av tekniker for att avlagsna fosfor fran hushalls- och industriavloppsvatten. Som en konsekvens ackumuleras fosfor i avloppsslam, vilket är en stor biprodukt fran reningsverk far avloppsvatten.

Fosformineraltillgangar betraktas som begransade och slutliga. Det finns darfor ett okande intresse for tekniker som ken underlatta atervinningen och fordelaktig ateranvandning av det fosfor som finns I avfall sasom avloppsslam.

Godning med avloppsslam har minskat i ett okande antal lander pa grund av svarigheter att runt store stader finns lantbruksmark som kan ta emot stora volymer med slam men ocksa pa grund av ore avseende fororeningsinnehall i avloppsslam sasom tungmetaller, organiska fororeningar och smittamnen. Forbranning anvands som en losning for att reducera volymen av avloppsslam och for att forstora organiska fororeningar och smittamnen fore deponering.

Avvattnat avloppsslam innehaller fortfarande avsevarda mangder vatten (ungefar 70 - 80 procent), en huvuddel som intracellulart vatten i mikroorganismer. Darfor maste avloppsslam torkas till ungefar 40 procent torrsubstans for att majliggora forbranning. Dedikerade anlaggningar for enskild forbranning av avloppsslam har byggts i flera lander. I dessa anlaggningar torkas det inkommande avloppsslammet med ateranvant varme fore forbranningen. 1 Aska frail enskild forbrant avloppsslam innehaller ungefar 6 - 14 viktsprocent fosfor, vilket är nagot lagre an fosforkoncentrationen i apatit (t.ex. 12 - 16 viktsprocent fosfor) vilket är det typiska ramaterialet for produktion av inorganiska fosforgodningsmedel. Mer an 90 procent av den fosfor som finns i avloppsvattnet aterfinns aven i askan. Fosforn som finns I askan är oloslig i vatten pa grund av bindningar med kalcium, jam eller aluminium. Darfor är fosforgodningsvardet for aska lagt. Vidare anrikas tungmetaller i aska och hindrar den direkta atercirkuleringen av aska till odlad mark.

Forutom enskild forbranning kan avloppsslam aven samforbrannas med biomassa sasom tit, span osv. Fordelen med ett sadant angreppssatt ar att dedikerade anlaggningar for forbranning av avloppsslam inte behovs. En blandning av avloppsslam och biomassa kan forbrannas i konventionella anlaggningar f6r sopforbranning utan fortorkning av blandningen. Konsekvensen av samforbranning av avloppsslam med biomassa áí emellertid att fosforkoncentrationen i askan minskas, vanligtvis till under 5 procent.

Ett antal forfaranden har utvecklats for att atervinna fosfor fran enskild forbrant avloppsslam, eftersom dess fosforinnehall är Mgt.

Det japanska patentet 9145038 beskriver en process baserad pa att varma upp askan till 1 400°C for att foranga fosfor i ren form, vilken kondenseras i vatten och oxideras till fosforsyra. Nackdelarna med detta angreppssatt är att upphettning av slamsaskan for att foranga fosfor kraver stora mangder energi och effektiviteten for fosforatervinningen am moderat pa grund av bildande av jarnfosfatslagg.

Den publicerade europelska patentansokan EP2016203 (Al) beskriver en process f6r termokemiskt avlagsnande av tungmetaller fran slamaska. Processen baserar sig pa tillsats av jordartsmetallklorider till askan och upphettning till Over 900°C for att foranga tungmetallklorider. Nackdelarna med detta angreppssatt am stora energikrav for upphettning, att fosfor i aterstoden bibehalls vattenoloslig (lagt godningsvarde) och att fosforkoncentrationen i aterstoden reduceras pa grund av utspadning med amnen som stannar kvar i askan och med tillsatta kemikalier. Behandling av sam-forbrand slamaska, vilken ursprungligen har en relativt lag fosforkoncentration kommer formodligen att resultera i ett for litet fosforinnehall i produkten.

Den publicerade internationella patentansokan WO 00/50343 beskriver en process for atervinning av jam, aluminium och fosfor fran asklaklosningar med anvandning av jonbyte. Nackdelarna med 2 processen inbegriper hoga kostnader pa grund av behovet av stora overskott av regenereringskemikalier och atervinning av losningar med en relativt lag koncentration.

I den publicerade internationella patentansokan WO 2008/115121 visas ett forfarande och ett arrangemang for fosforatervinning. Forfarandet är tillampbart for att atervinna fosfor fran asklaklosningar. Separering av jam och aluminium utfors med en jonbytarmassa av stark katjontyp regenererad med en mineralsyra. Nackdelarna am liknande de i framstallningen WO 00/50343 och inbegriper hoga kostnader pa grund av behovet for ett stort overskott av regenereringskemikalier, lagt varde pa de atervunna jam- och aluminiumprodukterna pa grund av fororeningar med syra, lag koncentration och i det att det inte är majligt att atervinna jam och aluminium separat.

Schaum et al beskrev pa en konferens (Conference on the Management of Residued Emanating from Water and Wastewater Treatment, 12 augusti 2005, Johannesburg, Sydafrika) en process for fosforatervinning fran slamaska. Processen baserar sig pa upplosning av enskild forbrand slamaska i svavelsyra foljd av tillsattning av natriumhydroxid till laklosningen for att falla ut en produkt bestaende av huvudsakligen aluminiumfosfat. Nackdelarna med processen inbegriper en hag kostnad pa grund av anvandningen av dyr natriumhydroxid och ett begransat varde for den atervunna aluminiumfosfatprodukten. Aluminiumfosfat har en mycket lag loslighet i vatten och kan alltsa inte avge fosfor i en takt som Or tillracklig for grodor nar det anvands som ett godningsmedel. Vidare Or aluminium giftigt for vaxter. GO'dningsvardet for aluminiumfosfat Or darfor mycket lagt.

Franz beskrev i en vetenskaplig publikation (Waste Manag. 2008; 28(10);1809-18) en process f6r fosforatervinning baserad pa upplosning av slamaska i svavelsyra foljd av utfallning av fosfor frail laklasningen med kalk. Nackdelarna med processen inbegriper lagt P-innehall i den atervunna produkten pa grund av utspadning med bildat gips, avsevarda mangder giftig aluminium i produkten och en lag vaxttillganglighet far fosfor pa grund av bindning i en vattenoloslig form. Godningsvardet far produkten Or darfor mycket lag.

Dittrich et al, beskrev pa en konferens (International Conference on Nutrient Recovery from Wastewater Streams, Vancouver, 2009) en process for fosforatervinning fran slamaska baserad pa upplosning av slamaska i saltsyra 1610 av extrahering av jam och tungmetaller med alamine-336-1Osningsmedel and darefter utfallning av fosfor med kalk i form av aluminiumfosfat och kalciumfosfat. Nackdelarna med processen inbegriper en hogre kostnad for saltsyra jamfort med svavelsyra, regenerering av alamine- 3 336-16sningsmedlet fordrar anvandning av bade annmoniumkarbonat och saltsyra, vilket är dyrt, produktion av stora kvantiteter utfallt jam tillsammans med tungnnetaller vilket maste deponeras, atervinning av fosfor som en blandning av vattenolosligt kalciumfosfat med alunniniumfosfat som har ett lagt godselvarde.

Den publicerade internationella patentansokan WO 03000620 beskriver en process for behandling av slam innefattande stegen att satta slammet i tillstand som är superkritiskt for vatten, tillsattande av ett oxidationsmedel, i synnerhet syre, och atervinning av fosfor genom att loss upp fosfor i alkali. Huvudnackdelen for processen är kravet att behandla slammet med superkritisk vattenoxidering, vilket ar komplext. Om principerna for upplosning av fosfor i alkali tillampas pa slamaska är atervinningsgraden mycket lag, vanligen under tio procent.

Det finns ett behov f6r ett forfarande for fosforatervinning fran material som innehaller fosfor och atminstone ett av jam och aluminium, t.ex. slamaska, i vilket en huvuddel av fosforn kan atervinnas i en vardefull form, ren frail tungmetaller, vilken kan anvandas for att tillverka godningsmedel med hog tillganglighet f6r vaxter eller som fosforravara. Vidare b6r forfarandet mojliggora bearbetning av vilken typ av slamaska som heist oberoende av den utfallningskemikalie som anvants i reningsverket for avloppsvatten. Fosforatervinning b6r vara kostnadseffektiv och mojliggora bearbetning av askor med lagt fosforinnehall sasom samforbranda slamaskor. Vidare am det onskvart med separation och atervinning av andra amnen som finns i aska sasom kalcium, jam, aluminium, tungmetaller etc. for att Oka aterforandet av amnen i samhallet och f6r att nninska behovet for deponering av askaterstoder.

SAMMANFATTNING Ett huvudsyfte med den foreliggande uppfinningen am att tillhandahalla ett forfarande for bearbetning av material som innehaller fosfor och atminstone ett av jam och aluminium for atervinning av amnen for ateranvandning. Ett vidare syfte med den foreliggande uppfinningen am att mojliggora atervinning av fosfor fran material som innehaller fosfor och atminstone ett av jam och aluminium i en koncentrerad form som minskar transportkostnader. Ytterligare ett vidare syfte med den foreliggande uppfinningen är att mojliggora bearbetning av atervunnen fosfor till rena och vardefulla former pa ett miljovanligt och kostnadseffektivt satt. 4 De ovanstaende syftena astadkoms genom forfaranden och anordningar enligt de bilagda patentkraven. I allmanna ordalag, i en forsta aspekt, innefattar ett forfarande for koncentrering av fosfatforeningar upplosning av ett ramaterial, innefattande slamaska, i saltsyra. Slamaskan innefattar fosfor och atminstone ett av jam och aluminium. Olosliga aterstoder separeras efter upplosningen, vilket dammed bildar en forsta laklosning. Denna forsta laklosning har ett molforhallande mellan fosfor och en summa av trevart jam och aluminium. Detta molforhallande regleras till att vara storm an 1. En bas tillsatts till den forsta laklosningen, efter separeringen av olosbara aterstoder. Basen tillsatts i en mangd som orsakar utfallning av fosfatforeningar innefattande atminstone ett av jam och aluminium fran den forsta laklosningen. De utfallda fosfatforeningarna avskiljs fran den f6rsta laklosningen.

Svavelsyra tillsatts till den forsta laklosningen efter avskiljandet av de utfallda fosfatforeningarna, vilket orsakar utfallning av svavelforeningar. De utfallda sulfatforeningarna separeras fran den forsta laklosningen. Atminstone en del av laklosningen aterfors efter separeringen av de utfallda sulfatfOreningarna sasom den saltsyra som anvands for upplosning av slamaskan.

I en andra aspekt, innefattar ett forfarande for produktion av fosfatf6reningar upplosning av ett ramaterial, innefattande slamaska, i saltsyra. Slamaskan innefattar fosfor och atminstone ett av jam och aluminium. Olosbara aterstoder fran upplosningen separeras, vilket darmed bildar en f6rsta laklosning. Den forsta laklosningen ham ett molforhallande mellan fosfor och en summa av trevart jam och aluminium. Molforhallandet regleras till att vara storre an 1. En bas tillsatts till den forsta laklosningen, vilket orsakar utfallning av fosfatf6reningar frail den forsta laklosningen. De utfallda fosfatforeningarna avskiljs fran den f6rsta laklosningen. Svavelsyra tillsatts till den f6rsta laklosningen efter avskiljandet av de utfallda fosfatforeningarna. Tillsatsen av svavelsyra orsakar utfallning av sulfatforeningar. De utfallda sulfatforeningarna separeras fran den forsta laklosningen. Atminstone en del av laklosningen aterfors efter separeringen av de utfallda sulfatforeningarna sasom saltsyran i upplosningen av slamaska. De utfallda fosfatforeningarna loses upp till en andra laklosning, vilken bildar en matningslosning innefattande jarnfosfater. Jam extraheras tan matningslosningen med ett f6rsta organiskt losningsmedel innefattande tributylfosfat, en modifierare och ett spadningsmedel, vilket gem upphov till en jarnutarmad matningslosning. Det forsta organiska lOsningsnnedlet ham ett forsta tributylfosfatinnehall. Det extraherade jarnet strippas fran det forsta organiska lOsningsmedlet genom att anvanda vatten eller en utspadd syra. Det forsta organiska losningsmedlet aterfors efter strippningen, for att anvandas for extraheringen av jam. Fosfatforeningarna atervinns fran den jarnutarmade matningslosningen.

I en tredje aspekt innefattar ett system far koncentrering av fosfatforeningar en lakningsreaktor for aska, en aterstodsseparator, ett basiblandningsarrangemang, en fosfatseparator, ett svaveliblandningsarrangemang, en sulfatseparator och ett Aterforselarrangemang. Lakningsreaktorn for aska är anordnad for att losa upp ett ramaterial, innefattande slamaska, i saltsyra. Slamaskan innefattar fosfor och jam och/eller aluminium. Aterstodsseparatorn ar ansluten till lakningsreaktorn. Aterstodsseparatorn är anordnad for att separera olosliga aterstoder Iran lakningsreaktorn for aska. En forsta laklosning formas darmed. Den forsta laklosningen har ett molforhallande mellan fosfor och en summa av trevart jam och aluminium. Systemet for koncentrering av fosfatforeningar innefattar vidare organ for reglering av molforhallandet till att vara storre an 1. Basiblandningsarrangemanget är anslutet efter 5terstodsseparatorn. Basiblandningsarrangemanget är anordnat for att tillsatta en bas till den forsta laklosningen. Tillsattningen av basen orsakar utfallning av fosfatforeningar innefattande jam och/eller aluminium fr5n den forsta laklosningen. Fosfatseparatorn är ansluten till basiblandningsarrangemanget. Fosfatseparatorn är anordnad for att avskilja de utfallda fosfatforeningarna fran den forsta laklosningen. Svaveliblandningsarrangemanget är anslutet efter fosfatseparatorn. Svaveliblandningsarrangemanget ãr anordnat for att tillsatta svavelsyra till den f6rsta laklosningen. Svavelsyratillsattningen orsakar utfallning av sulfatforeningar. Sulfatseparatorn Or ansluten till svaveliblandningsarrangemanget. Sulfatseparatorn Or anordnad f6r att separera de utfallda sulfatforeningarna fran den f6rsta laklosningen. AterfOrselarrangemanget Or anslutet mellan ett utlopp fran sulfatseparatorn och ett inlopp till lakningsreaktorn for aska. Aterforselarrangemanget Or anordnat far aterforande av atminstone en del av lakningslosningen.

I en fjarde aspekt innefattar ett system for produktion av fosfatfOreningar en lakningsreaktor for aska. Lakningsreaktorn for aska Or anordnad for att losa upp ett rAmaterial, innefattande slamaska, i saltsyra Askan innefattar fosfor och atminstone ett av jam och aluminium. En aterstodsseparator ar ansluten till lakningsreaktorn. Aterstodsseparatorn Or anordnad for att separera olosliga Aterstoder fr5n lakningsreaktorn for aska. En forsta laklosning bildas darmed. Den f6rsta laklosningen har ett molforhallande mellan fosfor och en summa av trevart jam och aluminium. Systemet innefattar vidare organ for reglering av molfOrhallandet till att vara stone an t Ett basiblandningsarrangemang Or anslutet efter aterstodsseparatorn. Basiblandningsarrangemanget Or anordnat for att tillsatta en bas till den fOrsta laklosningen, vilket orsakar utfallning av fosfatf6reningar innefattande jarn och/eller aluminiumfrandenforstalaklosningen.EnfosfatseparatorOranslutentill basiblandningsarrangemanget. Fosfatseparatorn am anordnad for att avskilja de utfallda fosfatf6reningarna frail den forsta laklasningen. Ett svaveliblandningsarrangemang Or anslutet efter den 6 f6rsta laklosningen fran fosfatseparatorn. Svaveliblandningsarrangemanget ar anordnat for att tillsatta svavelsyra till den forsta laklosningen, vilket orsakar utfallning av sulfatforeningar. En sulfatseparator är ansluten till svaveliblandningsarrangennanget. Sulfatseparatorn är anordnad for att separera de utfallda sulfatforeningarna fran den forsta laklosningen. Ett aterforselarrangemang är anslutet mellan ett utlopp fr5n sulfatseparatorn och ett inlopp till lakningsreaktorn f6r aska. Aterforselarrangemanget är anordnat for att aterfora atminstone en del av laklosningen. Systemet innefattar vidare ett arrangemang for tillhandah5liande av en matningslosning innefattande jarnfosfater. Arrangemanget for tillhandahallande av en matningslosning har en lakningsreaktor for fosfatforeningar ansluten till ett utlopp for utfallda fosfatforeningar fran fosfatseparatorn. Lakningsreaktorn for fosfatforeningar ar anordnad for att lose upp de utfallda fosfatforeningarna till en andra laklosning, vilken bildar matningslosningen innefattande jarnfosfater. Laklosningen forbehandlas foretradesvis genom filtrering fOr att avlagsna oloslig materia. En jarnextraktorsektion ár ansluten till ett utlopp frAn arrangemanget for tillhandahallande av en matningslosning. Jarnextraktorsektionen ar anordnad f6r att extrahera jam fran matningslosningen med ett forsta organiskt losningsmedel innefattande tributylfosfat, en modifierare och ett spadningsmedel, vilket ger upphov till en jarnutarmad matningslosning. Det forsta organiska losningsmedlet har ett forst@ tributylfosfatinnehall. Jarnextraktorsektionen ar vidare anordnad f6r att strippa det extraherade jarnet fran det forsta organiska losningsmedlet genom anvandning av vatten eller en utspadd syra. Jarnextraktorsektionen är vidare anordnad for att aterfora det forsta organiska losningsmedlet efter strippningen for att anyandas for extraheringen av jam. En fosfatatervinningssektion är ansluten efter ett utlopp for den jarnutarmade matningslosningen fran jarnextraktorsektionen. Fosfatatervinnings- sektionen am anordnad fOr atervinning av fosfatfOreningarna fran den jarnutarmade matningslosningen.

En fordel med den foreliggande uppfinningen är att den tillater extrahering av fosfor, kalcium, aluminium, jam och tungmetaller fran t.ex, slamaska i form av hogkvalitetsprodukter sasom fosforsyra, kalciumfosfat, ammoniumfosfat, gips, jarnklorid, jarnsulfat, aluminiumhydroxid, jarnhydroxid, tungmetallsulfider osv. pa ett miljovanligt och kostnadseffektivt satt. En annan fordel med den foreliggande uppfinningen är att fosfor kan atervinnas sasom en koncentrerad, vattenloslig, inorganisk produkt av hog kvalitet, dvs. hog fosfortillganglighet for vaxter och liten tungmetallfororening for anvandning som ett godningsmedel eller som rena fosfatsalter f6r anvandning som fodertillskott. Vidare syften och fordelar diskuteras i samband med de olika utfOringsformerna i den detaljerade beskrivningen. 7 KORT FIGURBESKRIVNING Uppfinningen, tillsammans med vidare syften och fordelar darav, forstas bast genom att referera till den foljande beskrivningen gjord tillsammans med de medfoljande ritningarna, i vilka: FIG. 1 är ett blockschema far en utforingsform av ett system for produktion av fosfatforeningar; FIG. 2 är ett flodesdiagram Over steg i en utforingsform av ett forfarande for koncentrering av fosfatforeningar; FIG. 3 är ett blockschema for en utforingsform av ett koncentratorarrangemang; FIG. 4 ar ett blockschema for en annan utforingsform av ett koncentratorarrangemang; FIG. 5A-D Or defflodesdiagram Over utforingsformer av forfaranden for koncentrering av fosfatforeningar; FIG. 6 är ett blockschema for en annan utf6ringsform av ett koncentratorarrangemang; FIG. 7A-B Or delflodesdiagram Over utforingsformer for forfaranden for koncentrering av fosfatforeningar; FIG. 8 är ett blockschema for en annan utforingsform av ett koncentratorarrangemang; FIG. 9 är ett delflodesdiagram over en utforingsform av ett forfarande for koncentrering av fosfatforeningar; FIG. 10-11 är blockscheman for andra utforingsformer av koncentratorarrangemang; FIG. 12 är ett delflodesdiagram Over en utf6ringsform av ett forfarande for koncentrering av fosforforeningar; FIG. 13 Or ett flodesdiagram Over steg i en utforingsform av ett forfarande for htervinning av fosfatforeningar; FIG. 14 Or ett blockschema for en utforingsform av ett atervinningsarrangemang; FIG. 15 Or ett delblockschema for en utforingsform av ett 5tervinningsarrangemang; FIG. 16 Or ett delflodesdiagram Over en utforingsform av ett forfarande f6r atervinning av fosfatforeningar; FIG. 17 Or ett delblockschema fbr en utforingsform av ett atervinningsarrangemang; FIG 18 Or en extraktionsisoterm for trevart jarn fr5n en artificiell matningslosning med anvandning av ett losningsmedel besthende av 30 % TBP, 30 % dodekanol i fotogen; FIG. 19 Or ett delflodesdiagram Over en utforingsform av ett forfarande for atervinning av fosfatforeningar; FIG. 20 Or en strippingkurva for trevart jam fra'n ett losningsmedel bestaende av 30 % TBP, 30 % dodekanol i fotogen; 8 FIG. 21 är ett delblockschema for en utforingsform av ett Atervinningsarrangemang; FIG. 22 är en extraktionsisoterm for H3PO4 i en bakgrund av AlC13 (59 g/l) och CaCl2 (200 g/I) med anvandning av 80 % TBP i fotogen som ett losningsmedel; FIG. 23 är ett delflodesdiagram Over steg i en utforingsform av ett forfarande for 5tervinning av fosfatforeningar; FIG. 24 är ett delblockschema fOr en utforingsform av ett aluminiumavlagsnande arrangemang som anvands i samband med ett 5tervinningsarrangemang; FIG 25 är ett delflodesdiagram Over en utforingsform av ett forfarande for atervinning av fosfatforeningar; FIG. 26 är ett blockschema for en utforingsform av ett arrangemang for Atervinning av fosfor och aluminium och mojligen jam; FIG. 27 är ett flodesdiagram Over en utf6ringsform av ett forfarande f6r 5tervinning av fosfor och aluminium och mojligen jam; FIG. 28 är ett blockschema for en utforingsform av ett 5tervinningsarrangemang; FIG. 29 är ett delflodesdiagram Over en utforingsform av ett forfarande fOr 5tervinning av fosfatforeningar; FIG. 30 är ett blockschema for en utforingsform av ett system for produktion av fosfatforeningar; samt FIG. 31 är ett flodesdiagram Over en utforingsform av ett forfarande for produktion av fosfatforeningar.

DETALJERAD BESKRIVNING Viss ofta anvand terminologi i den foreliggande framstallningen ska tolkas sAsom foljer: LOsningsmedel — En vatskefas, typiskt sett organisk, vilken preferentiellt loser upp extraherbara losningsamnen frAn en vattenlosning.

Extraktant — En aktiv komponent, typiskt sett organisk, i ett losningsmedel som mojliggor extraktion.

Vatske-vatske-extraktion — Separeringen av en eller flera losta amnen fr5n en blandning genom massoverforing mellan oblandbara faser, av vilka 5tminstone en fas typiskt sett är en organisk vatska. Spadningsmedel — En vatska, typiskt sett organisk, i vilken en extraktant och en modifierare är upplosta for att bilda ett losningsmedel.

Modifierare — Ett amne tillsatt till ett losningsmedel for att Oka losligheten fOr extraktanten, salter av extraktanten eller jonamnen som uppkommer genom extraktion eller strippning. Tillsatts aven for att undertrycka emulsionsbildning.

Strippning — Eluering frAn ett laddat losningsmedel. 9 Skrubbning — Det selektiva avlagsnandet av fororeningar fran ett laddat losningsmedel innan strippning.

Raffinat — En vattenfas fran vilken ett lost amne har avlagsnats genom extraktion.

Genomgaende i ritningarna anvands samma referensnummer for liknande eller motsvarande element.

Vid bearbetning av ett r8material som innefattar relativt laga koncentrationer av fosfor finns det uppenbarligen manga aterstodssubstanser som maste atervinnas, behandlas eller deponeras pa olika sat Sadana aterstodssubstanser kan i typiska fall uppta mycket storm volymer an den efterfragade slutliga fosforprodukten. Pa grund av sadana stora volymer av rest- eller sidoprodukter utf6rs foretradesvis bearbetningen av sadana ramaterial i vissa fall vid platsen dar ramaterialet blir tillgangligt. Att transportera sadant ramaterial med lag koncentration kommer uppenbarligen att saval orsaka stora kostnader som att uppta stora transportresurser. Detta betyder att bearbetning typiskt sett kommer att aga rum pa manga olika platser. De fiesta processer som anvands f6r att tillhandahalla fosforforeningar lannpliga for t.ex. godningsandamal fordrar emellertid relativt komplexa arrangemang. For sadan bearbetning skulle en mer centraliserad hantering vara att foredra.

For att atminstone delvis mota !Dada dessa preferenser utvecklades ett koncept att utnyttja en mellanliggande fosforprodukt. Dessa grundlaggande ideer illustreras schennatiskt i Fig. 1. Ett system 1 for produktion av fosfatforeningar illustreras att ha en forsta del som innefattar en koncentrator 2, dvs. system for koncentrering av fosfatforeningar, och en andra del som innefattar en atervinnare 3, dvs. ett system for atervinning av fosfatforeningar. Ett ramaterial 4, typiskt sett med relativt lagt fosforinnehall, bearbetas i koncentratorn 2 vilket ger en mellanliggande fosfatprodukt 10. Den mellanliggande fosfatprodukten 10 har ett hogre fosfatinnehall an ramaterialet 4 och àr alltsa lattare att transportera. I det foreliggande konceptet behandlas ramaterialet 4, typiskt sett slamaska, med saltsyra 5, en bas 6 och svavelsyra 7, vilket producerar en mellanliggande fosfatprodukt innefattande fosfater av jam och mojligen fosfater av aluminium och kalcium. Koncentratorn 2 producerar aterstoder 8 i form av foreningar som är olosliga i saltsyra samt sulfater 9. Huvuddelen av saltsyran atervinns internt i koncentratorn 2 sasom illustreras genom den elliptiska pilen 17. I foredragna utforingsformer avlagsnar koncentratorn 2 atminstone huvuddelen av tungmetallerna och joner som Mg, Mn, K och Na fran den mellanliggande fosfatprodukten, och huvuddelen av kalciumet atervinns foretradesvis som gips, I sarskilda utforingsformer kan tvavart jam atervinnas i form av jarn(I1)hydroxid.

Den mellanliggande fosfatprodukten 10 har ett relativt Mgt fosfatinnehall. Den mellanliggande fosfatprodukten 10 kan darfor anvandas som den är som ramaterial for olika andra processer sasom illustreras genom den streckade pilen 11. Liknande typer av mellanliggande fosfatprodukter kan ocksa tillhandahallas pa andra platser och f6ras in i systemet 1 for produktion av fosfatforeningar sasom illustreras av den streckade pilen 12. Den mellanliggande fosfatprodukten 10 har ocksa ett jarninnehall ifall den harstammar fran slamaska, och ar darfor typiskt sett inte lamplig som ett godningsmedel. Den mellanliggande fosfatprodukten 10 tillhandhalls darfor till atervinnaren 3, vilken ger en slutlig fosfatf6reningsprodukt 14, vilken typiskt sett är direkt anvandbar t.ex, som godningsmedel. I det foreliggande konceptet tillhandahalls den mellanliggande fosfatprodukten 10 i en matningslosning, t.ex, genom losning med saltsyra 13. I en extraktionsprocess extraheras jarnforeningar 15 och aluminium- och/eller kalciumforeningar 16, vilket lamnar kvar den slutliga fosfatforeningsprodukten 14. Extraktionsprocessen arbetar foretradesvis genom aterforsel av ett losningsmedel, sasom illustreras av den elliptiska pilen 18.

Fran Fig. 1 kan man forsta att koncentratorn 2 och atervinnaren 3 fungerar som producent respektive konsument av den mellanliggande fosfatprodukten 10 och är alltsa aspekter av en och samma gemensamma uppfinningskoncept. I ett typiskt systemarrangemang tar ett antal atervinnare 3 mot en mellanliggande fosfatprodukt 10 fran ett antal koncentratorer 2, typiskt sett store an antalet atervinnare 3, Forutom det allmanna syftet med den foreliggande uppfinningen namnd ovan presenteras ytterligare allmanna syften och syften for f6redragna utf6ringsformer. Ett tillkommande syfte med en eller flera utforingsformer är att mojliggora behandling av atervunnen fosfor till rena och vardefulla former sasom fosforsyra, kalciumfosfat, ammoniumfosfat osv, som enkelt kan utnyttjas for godning eller ramaterialtillforselsandamal. Andra syften med en eller flera utforingsformer är att mojliggora separering av tungmetaller for vidare bearbetning eller deponering. Ett vidare syfte for en eller flera utforingsformer är att mojliggora selektiv utfallning av tungmetaller utan sannutfallning av jam. Ytterligare ett annat syfte med en eller flera utf6ringsformer är att mojliggora atervinning av kalcium frail slamaska form av rent gips lampligt for gipsplattetillverkning, godningsmedelsproduktion, anvandning som fyllnadsmaterial i papper osv, Ett ytterligare syfte med en eller flera utforingsformer är att minska vikten pa den aterstaende askan efter behandling till vasentligt under sin originalvikt. Ett tillkommande syfte med en eller flera utforingsformer är att mojliggora partiell atervinning av trevart jam frail slamaska i form av trevard jarnklorid eller trevart jarnsulfat lampligt for anvandning som ett koaguleringsmedel i behandling 11 av avloppsvatten. Ett annat syfte med en eller flera utforingsformer är att mojliggora atervinning av tvavart jam i form av jarn(II) hydroxid lampligt for produktion av jarn(11)sulfat- eller jarn(11)kloridkoaguleringsmedel. Ytterligare ett annat syfte med en eller flera utforingsformer ár att mojliggora atervinning av aluminium i form av aluminiumhydroxid lannplig for produktion av aluminiumsulfat eller aluminiumkloridkoaguleringsmedel. Ett annat syfte med en eller flera utforingsformer är att mojliggora regenerering av saltsyra med billig svavelsyra. Ytterligare ett annat syfte med en eller flera utforingsfornner är att erhalla fullstandig dissociation av protoner fran svavelsyra och darigenonn forbattra den kemiska effektiviteten for svavelsyra. Ett vidare syfte med en eller flera utforingsformer är att mojliggora efterfoljande selektiv extraktion av jam och fosfor med losningsmedel som har samma komponenter (extraktant, modifierare, spadningsmedel) men endast i olika koncentrationer och darigenom undvika problem med fororeningar av ett losningsmedel med det andra, Ytterligare ett annat syfte med en eller flera utforingsformer ar att mojliggora anvandningen av utspadda syror for upplosning av aska och fortfarande erhalla atervunna produkter med hog koncentration. Anvandning av utspadd syra for upplosning mojliggor en latt filtrering av aterstoden och utfallda produkter pa grund av saval en lag viskositet som lOgre loslighet for tungmetallsutfallningar vid hogre pH.

Har nedan beskrivs processer f6r atervinning av fosfor fran slamaska i detalj. Aven om det Or ett fordelaktigt angreppssatt ar den foreliggande uppfinningen emellertid inte begransad till atervinning av fosfor fran slamaska, men Or tillampbar pa manga olika system som tillhandahaller fosfatjoner, jarnjoner och/eller aluminiumjoner. En liknande process med mindre modifieringar kan anvandas t.ex. for all extrahera fosfor fran jam- och/eller aluminiumfosfatmineral, jarn- och/eller aluminiumfosfatslam, fosfat frail industriella spillvatskor innehallande jam- och/eller aluminium, osv.

Rent allmant kan vilken stark mineralsyra som heist anvandas for att losa upp slamaska. Det ends kravet am att pH under upplosning bar vara under 2, och foretradesvis under 1,5 for att erhalla vasentlig fosforupplosning. Svavelsyra Or en billig mineralsyra och valjs darfor vanligen som en foredragen syra f6r upplosning t.ex. enligt den ovan beskrivna kanda tekniken. Anvandning av svavelsyra for upplosning av asks Or emellertid kopplad till flera nackdelar. Aska av forbrant avloppsslam innehaller vanligen stoma mangder kalcium upp till ungefar 20 vikts-%. Nar svavelsyra anvands for upplosning av asks reagerar sulfatet med upplost kalcium vilket bildar gipsdihydrat (CaS042H20). Det utfallda gipset finns i en blandning med den olosbara materian i askan sasom jarnoxider, silikater osv. Gipsaterstodsblandningen far vanligtvis en stark farg av r6tt, brunt eller morkgratt. Gipset am alltsa kontaminerat och 12 det ar svart att finna en anvandning far det. Tillampningar sasom produktion av gipsskivor, fyllnadsmaterial i papper osv. fordrar gips av ['ogre kvalitet. Som sannmanfattning resulterar askupplosning med svavelsyra i en lagkvalitetsaterstod i en nnangd sonn tit och med kan vara starre an den ursprungliga mangden aska.

En tillkommande nackdel med att anvanda svavelsyra far upplosning av aska är att vid lag pH-niva (pH <4) dissocierar svavelsyra (pKa2=1,99) inte fullstandigt och bidrar med endast en proton istallet for Iva protoner under upplosning av aska. Effektiviteten for anvandning av svavelsyra minskar darmed vid laga pH-nivaer.

Tillkommande nackdelar med att anvanda svavelsyra for upplasning av aska ar kopplade till atervinning av fosfor fran laklosningen. Dessa nackdelar kommer att diskuteras senare i texten.

Eftersom anvandningen av svavelsyra for upplosning av aska är kopplad till flera nackdelar kan man avervaga att anvanda andra syror for upplasning av aska sasom saltsyra. Huvudnackdelen med att anvanda saltsyra for upplasning av aska är den hogre kostnaden for saltsyra jamfort med svavelsyra.

Enligt den foreliggande uppfinningen anvands saltsyra for upplasning av aska. Ennellertid, istallet for en kontinuerlig forbrukning av saltsyra regenereras den med svavelsyra via gipsutfallning efter separeringen av fosforforeningarna sasom kommer att beskrivas senare i beskrivningen. P det sattet är billig svavelsyra den substans som forbrukas, medan regenererad saltsyra ateranvands for upplosning av aska. Pa ett sadant satt är den slutliga effektiviteten av svavelsyraanvandning hog eftersom !Dada protonema i svavelsyra bidrar till upplosning av aska vid lagt pH. Den kemiska effektiviteten under upplosning av aska enligt uppfinningen är darfor avsevart hogre jamfort med kand teknik.

Slamaska bestar huvudsakligen av grundamnena 0, Si, P, Ca, Fe och Al. Tabell 1 visar grundamnessammansattningen far fem olika exempel av slamaska. Askorna A, B och D är erhallna fran enskild forbranning av avloppsslam, medan askorna C och E är erhallna Iran samforbranning av avloppsslam med traflis. Tabell 1 beskriver ocksa sorten av kemikalie som anvants i reningsverket for avloppsvatten far utfallning av fosfor. Tre olika grupper av fosforutfallningskemikalier anvands vanligen: 1) utfallningskennikalier baserade pa jam (Ill) sasom jarnklorid (FeD13) eller jarnsulfat (Fe2(SO4)3), 13 utfallningskemikalier baserade pa jam (II) sasom jarnsulfat (FeSO4) eller jarnklorid (FeCl2), och utfallningskemikalier baserade pa aluminium sasom aluminiumklorid (AIC13) eller aluminiumsulfat (Al2(SO4)3).

Del angreppssatt som avsetts enligt den foreliggande framstallningen är att losa upp slamaska med saltsyra och darefter falla ut foreningar innefattande fosfor. Utfallningen astadkorns genonn att justera pH, foretradesvis med anvandning av kalk. Senare i processen tillsatts svavelsyra och sasom namndes här ovan, falls kalcium ut i form av rent gips. Pa samma gang regenereras saltsyra for ateranvandning.

En huvudsaklig fordel med upplosning av aska med saltsyra foljd av utfallning, foretradesvis med kalk, är att en koncentrerad fosforprodukt bildas med lag koncentration av amnen andra an jam, aluminium eller kalcium.

Al Mn Fe Na Mg P S K Ca Utfallningskemikalie Aska A 6,51 0,14 2,97 0,49 0,48 6,93 0,12 0,78 4,47 Al Aska B 4,0,010,60 1,36 1,08,38 0,57 0,94 7,52 Fe (II) Aska C 4,42 0,2,78 1,06 0,77 3,57 0,2,11 4,56 Al Aska D 5,7,70 0,1,8,00 1,70 0,90 15,Fe (III) Aska E 0,61 0,18 7,58 0,28 0,84 3,96 0,26 0,68 5,Fe (II) Tabell 1. Amnessammansattning for askor av forbrant avloppsslam (vikts-%).

Fran Tabell 1 kan ses att fosforkoncentrationen i samforbrand slamaska (omkring 4 % P) är lagre an den f6r enskild forbrand slamaska (omkring 8 % P).

Som motsats, om svavelsyra anvands for upplosning av aska foljd av tillsattning av kalk, t.ex, enligt Franz (se ovan), är koncentrationen av fosfor i fallningen lagre. Kalcium tillsatt med kalk reagerar med sulfat i laklosningen och bildar gips, vilket falls ut tillsammans med fosfor och spar darmed ut den utfallda fosforn avsevart. Det är mojligt att undvika gipsbildning genom att anvanda natriumhydroxid istallet for kalk, t.ex. enligt Schaum et al (se ovan). Anvandning av natriumhydroxid är emellertid dyrare och betraktas darfor inte att vara del mest ekonomiska valet. 14 Det finns emellertid tillkommande problem nar man anvander det ovan avsedda angreppssattet. Nar angreppssattet att losa upp slamaska i saltsyra och att falla ut fosfor med kalk testades, fann man med forvaning att nar aska A lostes upp i saltsyra, t.ex. 6 liter 1M HCI per kg aska, resulterade tillsattningen av kalk till den filtrerade laklosningen i bildandet av en tjock gel som band alit vatten i upplOsningsreaktorn. Det var ornajligt att filtrera gelen, vilket ledde till en icke fungerande process.

Att testa att lOsa upp aska A med svavelsyra, t.ex. 6 liter 1M H2SO4 per kg aska, och att falla ut fosfor med kalk, t.ex. enligt Franz, resulterade inte i nagon liknande gelbildning. IstaIlet fallde fosfor ut i en latt filtrerbar form. Man drog darfor slutsatsen att bildandet av gelen var forknippat med anvandningen av saltsyra far upplosning av aska. Genom att testa att losa upp aska C med saltsyra och att falls ut fosfor med kalk resulterade ater i bildandet av en tjock gel, vilket gjorde processen icke-fungerande. Nar emellertid askorna B, D och E lostes upp i saltsyra och fosfor falldes ut med kalk, bildades ingen gel. Den utfallda fosforn var istallet i en form som var enkel att filtrera.

Omfattande experiment med artificiella losningar identifierade villkoren under vilka en gel bildas.

Experimentresultaten sammanfattas i tabell 2.

Tabell 2 visar amnessammansattning for artificiella losningar gjorda genom tillsats av rena kemikalier (jam, aluminium och fosfor). Tabell 2 visar vidare saval typen av anion som associeras med de tillsatta metallerna (klorid eller sulfat), som formen av jam (valens II eller III), Kalk tillsattes till de artificiella losningarna och tabell 2 visar vidare ifall en gel bildades eller inte.

Fran tabell 2 kan det ses att en gel formas nat. nnolforhallandet P/[Fe(111)+Al] i den artificiella losningen ar1 och nar klorid är anjonen. Vid molforhallandet Pi[Fe(111)+Al] > 1 bildas inte gel aven nar klorid är anjonen. Om sulfat är anjonen bildas inte gel oberoende av de ovan beskrivna forhallandena. Jam (II) bidrar inte till gelbildning, eftersom gel inte bildas aven vid ett molforhallande Pi[Fe(11)+Al] < 1. Vidare drogs slutsatsen att gel kan bildas i losningar som saknar fosfor som är sammansatt av endast Fe(III) eller Al i kloridform, om koncentrationen av metallerna är tillrackligt stor. Narvaron av fosfor akar emellertid gelbildningen.

Det observerades vidare att bildningen av gelen aven am beroende av pH for losningen. En gel bildas vid en pH-niva av runt 2 — 5 och loses upp vid alkaliska pH. Eftersom fosforutfallning vanligtvis intraffar vid en pH-niva av 2 — 5, gar gelbildningen processen icke-funktionell.

Mekanismen for gelbildningen fors% inte fullstandigt annu. Emellertid, eftersom aluminium och jam (Ill) kan bilda olika hydratiserade joner i losning enligt pH, am det troligt att dessa joner orsakar gelbildningen. Experimenten med laklosningar frail slamaska bekraftade att gelbildning är kopplad till ett molforhallande Pi[Fe(111)+Al].

Experiment utfordes med laklosningar ft* aska och med laklosningar fran aska i vilka olika tillsatser var tillsatta, sasom fosfor (i form av ammoniumfosfat eller fosforsyra), jam (i form av FeCI3), aluminium (i form av AlC13), eller vateperoxid (H202) for att oxidera tvavart jam till trevart jarn. 16 P (M) Al (M) Fe III (M) Fe 11(M) P/(Al+Fe) Gel Anion Kommentar 0,3 0,14 0 0 2,1 Nej Cl 0,3 0,14 0,00 1,6 Nej CI 0,3 0,14 0,1 0 1,3 Nej Cl 0,3 0,14 0,0 1,0 Ja Cl 0,3 0,14 0,3 0 0,7 Ja CI 0,3 0,03 0,1 0 2,3 Nej CI 0,3 0,1 0,1 0 1,Nej CI 0,3 0,0,1 0 1,2 Nej CI 0,3 0,2 0,1 0 1,0 Ja Cl 0,3 0,4 0,1 0 0,6 Ja Cl 0,3 0,07 0,00 2,Nej CI 0,3 0,07 0,1 0 1,76 Nej CI 0,3 0,07 0,0 1,36 Nej CI 0,3 0,07 0,3 0 0,81 Ja Cl 0,3 0,07 0,0 0,58 Ja CI 0,3 0,07 0,3 0 0,81 Nej SO4 0,3 0,07 0,0 0,58 Nej SO4 0,3 0,07 0 0,3 0,81 Nej CI 0,3 0,07 0 0,0,58 Nej Cl , 0,3 0 0,3 0 1 Ja CI 0,3 0 0,370 0,8 Ja CI 0,3 0 0,6 0 0,Ja Cl 0 0 0,3 0 - Ja Cl i 0 0 0,370 - Ja Cl ii 0 0 0,6 0 - Nej CI iii 0 0,03 0 0 - Nej CI iv 0 0,1 0 0 - Nej CI v 0 0,0 0 - Nej Cl vi 0 0,2 0 0 - Nej Cl vii 0 0,4 0 0 - Nej CI viii 0,0,3 0 0 0,Ja CI ix 17 Tabell 2. Amnessammansattning for artificiella laklosningar och noteringar ifall gel bildas eller inte vid tillsats av kalk. i) Gel bildas & loses upp, slutligt pH=10,7, ii) Gel bildas och loses upp, slutligt pH=8,02, iii) Fortfarande ingen gel, pH=1,3, iv) Ursprungligt pH=3,5, slutligt pH=12, v) Ursprungligt pH=3,1, slutligt pH= 10,4, vi) Ursprungligt pH=2,96, slutligt pH= 8,55, vii) Ursprungligt pH=2,86, slutligt pH= 4,14, viii) Ursprungligt pH=2,51, slutligt pH= 3,73, ix) Gel bildas and loses upp, slutligt pH=7,6.

Aska Tillsats P (M) Al (M) Fe (M) P/(Al + Fe) Gel Anion A Ingen 0,27 0,14 0,02 1,60 Ja CI A Ingen 0,3 0,17 0,03 1,Nej SO4 B Ingen 0,32 0,07 0,1,40* Nej CI D Ingen 0,0,08 0,01 2,17 Nej CI C Ingen 0,13 0,08 0,01 1,36 Ja CI B Al 0,28 0,16 0,0,92* Nej CI B Fe(III) 0,32 0,07 0,0,99* Nej CI B Fe(III) 0,32 0,07 0,11# 1,78 Nej CI B Al 0,32 0,37 0,0,62* Ja CI B Fe(III) 0,32 0,07 0,36 0,75* Ja CI A P 0,67 0,14 0,02 4,19 Nej CI C P 0,38 0,0,02 3,22 Nej CI A Fe(III) 0,27 0,14 0,23 0,73 Ja Cl E Ingen 0,16 0,02 0,06 1,82 Nej CI E H202 0,16 0,02 0,06 1,82 Nej CI B H202 0,32 0,07 0,1,Nej CI Tabell 3. visar amnessannmansattning f6r laklosningar fran asks, sort av tillsats och notering ifall gel bildas eller inte vid tillsats av kalk. *huvuddelen av Fe i form av Fe(II), # endast tillsatt Fe(III) finns.

Experimenten sammanfattas i tabell 3, vilken visar amnessammansattning for laklosningar frail aska, typ av tillsats, sort av syra som anvandes for upplosning (typ av anion: klorid eller sulfat), saval som ifall gel bildades eller inte vid tillsats av kalk. 18 Fran tabell 3 kan man se att tillsats av fosfor till askor vilka ursprungligen bildade gel vid kalktillsats (aska A och C) laste problemet och gel bildades inte. Molforhallandet Pi[Fe(111)+Al] vid vilket gel inte bildades (>1,6 enligt tabell 3) är hogre an det som erholls far artificiella losningar (>1 enligt tabell 2). Det tros att detta kan vara en effekt av de andra upplosta jonerna i losning. Eftersom ett forhallande 1,4 inte bildade en gel i ett fall, tros det att den verkliga gransen for gelbildning i asklosningar varierar mellan 1 och 1,6, beroende pa jonsammansattningen i losningen.

Allmant kan tre huvudtyper av slamaskor identifieras baserat pa den kemikalie som anvandes for fosforutfallning i reningsverket for avloppsvatten (trevart jam, tvavart jam eller aluminium). De tre olika asktyperna beter sig olika under upplosning och fosforutfallning, och darfor kan olika asktyper fordra nagot olika detaljerad behandling.

Trevart jam (Fe3+) i slamaska existerar mest i en form oupploslig i syra. Darfor är jarnupplosning fran slamaska, i vilken trevart jam anvandes som en fosforutfallningskemikalie, liten, vanligtvis under vikts-%. Till skillnad darifran har tvavart jam (Fe2+) i slamaska en vasentligt hogre loslighet i syra.

Upplasning av tvavart jam kan na upp till 50 vikts-%. Aluminium i slamaska har vanligtvis en loslighet syra som nar 60-80 vikts-% upplosning.

Lasligheten for trevart jarnfosfat, tvavart jarnfosfat, aluminiumfosfat och kalciumfosfat skiljer sig vid olika pH-nivaer. Man har funnit att trevart jarnfosfat och aluminiumfosfat skulle kunna fallas ut fullstandigt fran laklosningar fran aska vid en pH-niva av omkring 3. Losligheten for tvavart jarnfosfat och kalciumfosfat är emellertid vasentligt hogre. Fullstandig utfallning av tvavart jarnfosfat och kalciumfosfat fordrar en ['ogre pH-niva av omkring 5.

Losligheten for tungmetallfosfater är ocksa pH-beroende. Man har emellertid funnit att fosfor kan fallas ut selektivt i form av trevart jarnfosfat eller aluminiumfosfat utan samutfallning med signifikanta mangder av tungmetaller vid en pH-niva under 3,5. Selektiviteten akar allmant vid lagre pH-niva.

Man fann even att utfallning av jarnsulfid fran laklosningar fran aska fordrade en pH-niva vanligtvis hogre an 4, medan tungmetaller sasom Cu, Zn, Cd, Pb, As, Ni osv. faller ut som sulfider vid pH <4, Detta fenomen mojliggor selektiv utfallning av tungmetallsulfider aven i narvaro av hoga koncentrationer av jam i losningen. Det är darfor mojligt att i foredragna utforingsformer selektivt falla ut tungmetaller som sulfider direkt fran laklosningen fran aska vid pH < 1,5 utan sign ifikant samutfallning av trevart eller 19 tv6vart jam som sulfider. Man fann aven att det ar nnojligt att selektivt falla ut tungmetaller efter utfallning av fosfor vid pH < 3,5, aterigen utan nagon signifikant samutfallning av tvavart jam. Detta mojliggor efterfOljande utfallning av tv6vart jam med lagt tungmetallinnehAll s6som kommer att beskrivas vidare i texten i samband med olika utforingsformer.

Enligt den foreliggande framstallningen finns det tre huvudbehandlingsalternativ far att separera tungmetaller fran 6tervunnen fosfor s8som diskuterades ovan. Det forsta alternativet är att falla ut trevart jarnfosfat och aluminiumfosfat selektivt med t.ex. kalk vid en pH-niva under 3,5 utan signifikant samutfallning av tungmetaller. Det andra alternativet är att falla ut tungmetaller i form av tungmetallsulfider genom tillsats av en svavelkalla sasom natriumsulfid innan fallning av fosfor. I detta alternativ är det pH vid vilket fosforfallningen ager rum inte begransat till att vara under 3,5. Det tredje alternativet är att falla ut fosfor tillsammans med tungmetaller vid en pH-niva hogre an 3,5 och att separera tungmetaller vid ett senare processteg sasom kommer att beskrivas senare i framstallningen.

En utforingsform av ett forfarande for koncentrering av fosfatforeningar illustreras av ett flodesdiagram av steg i Fig. 2. Proceduren borjar i steg 200. I stege 205 loses ett ramaterial innefattande slamaska upp i saltsyra. Slamaskan innefattar fosfor och atminstone ett av jam och aluminium. OlOsbara aterstoder fran upplosningssteget separeras i steg 210. En forsta laklosning bildas darned. Den forsta laklosningen har ett molforhallande mellan fosfor och en summa av trevart jam och aluminium. I steg 215 regleras detta molforhallande till att vara store an 1, och foretradesvis st6rre an 1,6. Steg 215 kan intraffa fare, samtidigt som och/eller efter stegen 205 och 210, sasom kommer att diskuteras vidare nedan. I steg 220 tillsatts en bas till den forsta laklosningen, efter steget att separera olosliga kerstoder. Tillsattandet av basen orsakar utfallning av fosfatforeningar innefattande atminstone ett av jam och aluminium fran den forsta laklosningen. I en foredragen utforingsform anvands kalk som basen. I steg 225 avskiljs de utfallda fosfatforeningarna frAn den forsta laklOsningen. Dessa utfallda fosfatforeningar bildar i denna utf6ringsform de tidigare diskuterade mellanliggande fosfatforeningarna. Svavelsyra tillsatts i steg 240 till den forsta laklosningen, efter steget att avskilja de utfallda fosfatforeningarna. Denna tillsats av svavelsyra orsakar utfallning av sulfatforeningar. I sarskilda utforingsformer innefattar dessa svavelforeningar huvudsakligen gips. I steg 245 separeras de utfallda sulfatforeningarna fran den forsta laklosningen. I steg 248 aterfors atminstone en del av laklOsningen efter steget 245 for separering av de utfallda sulfatforeningarna Laklosningen aterfors s'asom saltsyran i steget 205 fOr att losa upp slamaska. Processen illustreras att sluta i steg 249, aven om processen i realiteten betraktas som en cyklisk process, dar saltsyran atervinns for att anvandas igen. Hela blocket av steg 205-249 kan betraktas sonn en samling 201 av aktiviteter for koncentrering av fosfatfOreningar, Regleringen av molforhallandet kan utforas pa atnninstone tre olika satt, eller kombinationer darav. Ett forsta alternativ r att tillsatta fosfor till den forsta laklosningen under steget att losa upp ett ramaterial.

Ett andra alternativ är att tillsatta fosfor till den forsta laklosningen efter steget att losa upp ett ramaterial. Ett tredje alternativ är att tillsatta fosfor till ramaterialet. Vilket alternativ som valjs beror pa tillgangligheten pa kemikalier och pa noggrannheten av fOrutsagelsen av ramaterialets sammansattning.

Fluor ar en substans som kan inverka pa manga loslighetsvillkor. Att anvanda slamaska som ramaterial ger fOrdelen att man vet att den forsta laklasningen ar vasentligen fri fran fluor, eftersom fluorinnehallet I slamaska verkligen är mycket liten.

De utfallda fosfatforeningarna fran det ovan beskrivna forfarandet tillhandahalls i en relativt koncentrerad form. Ett typiskt kombinerat jam- och aluminiuminnehall är Over 5 % torrvikt och kan na upp till 17 %. Fosforinnehallet är allmant Over 13 % torrvikt och kan na upp till 20 %, vilket ar fordelaktigt med tanke pa transportforutsattningar.

Fig. 3 illustrerar ett blockschema av en utforingsform av ett system 2 for koncentrering av fosfatforeningar. Systemet 2 for koncentrering av fosfatforeningar innefattar en lakningsreaktor 20 for aska. Lakningsreaktorn 20 for aska har ett inlopp 21 for ett ramaterial 4 och ett inlopp for upplosande syra. Den upplOsande syran am saltsyra 23. Ramaterialet 4 innefattar en slamaska 29, vilken i sin tur innefattar fasfor och jam och/eller aluminium. Lakningsreaktorn 20 for aska är anordnad for att losa upp ramaterialet 4 i saltsyran 23. En aterstodsseparator 25 är ansluten till ett utlopp 22 fran lakningsreaktorn 20. Aterstodsseparatorn 25 är anordnad fOr att separera olosliga aterstoder 8 frail lakningsreaktorn 20 for aska. En fOrsta laklosning 26 bildas darmed. De forsta laklosningen 26 har ett molfOrhallande mellan fosfor och en summa av trevart jam och aluminium. Systemet 2 for koncentrerings av fosfatfOreningar innefattar vidare organ 30 for reglering av molforhallandet till att vara storre an 1, foretradesvis storm an 1,6. Organet 30 for reglering av molforhallandet innefattar foretradesvis inlopp for tillkommande fosforinnehallande material, I en sarskild utfOringsform innefattar organet 30 for reglering av molforhallandet ett inlopp for tillkommande ramaterial 31 till str6mmen av ramaterial 4 och tillhandahaller fosforinnehallande ramaterial som tillsammans med ramaterialet 4 ger 21 ett forhallande stoma an 1 i den forsta laklosningen 26. I en annan sarskild utf6ringsform innefattar organet 30 for reglering av molforhallandet ett inlopp for tillkommande material 32 och tillhandahaller fosforinnehallande material direkt in i lakningsreaktorn 20 for aska som tillsammans med ramaterialet 4 ger ett forhallande storm an 1 i den forsta laklosningen 26. I ytterligare en annan sarskild utforingsform innefattar organet 30 fOr reglering av molfOrhallandet ett inlopp for tillkommande jonsubstanser 33 och tillhandahaller fosforinnehallande substanser direkt in i den fOrsta laklosningen 26 som ger ett forhallande storre an 1 i den forsta laklosningen 26.

Ett basiblandningsarrangemang 40 an anslutet efter ett utlopp frail aterstodsseparatorn 25.

Basiblandningsarrangemanget 40 är anordnat for att tillsatta en bas 6, foretradesvis kalk, till den forsta laklosningen 26 genom ett inlopp 41. Tillsattandet av basen 6 orsakar utfallning av fosfatfOreningar innefattande jam och/eller aluminium fran laklosningen i basiblandningsarrangemanget 40. En fosfatseparator 45 är ansluten till ett utlopp 42 fran basiblandningsarrangemanget 40. Fosfatseparatorn 45 ar anordnad for att avskilja de utfallda fosfatforeningarna 10 fran laklosningen genom ett utlopp 44 for utfallda fosfatforeningar. Den aterstaende laklosningen 46 ar vasentligen fri fran fosfat.

Ett svaveliblandningsarrangemang 50 ar anslutet efter ett utlopp 47 for laklosningen 46 fran fosfatseparatorn 45. Svaveliblandningsarrangemanget 50 Or anordnat f6r att tillsatta svavelsyra 7 till laklosningen 46 genom ett inlopp 51. Tillsattandet av svavelsyra orsakar utfallning av sulfatfOreningar, typiskt sett gips. En sulfatseparator 55 Or ansluten till ett utlopp 52 fran svaveliblandnings- arrangemanget 50. Sulfatseparatom 55 Or anordnad for att separera de utfallda sulfatforeningarna 9 fran laklosningen 56 genom ett utlopp 54 for utfallda sulfatforeningar.

Ett aterforselarrangemang 60 ar anslutet mellan ett utlopp 57 fran sulfatseparatorn 55 och inloppet 24 for tillhandahallande av syra till lakningsreaktorn 20 for aska. Aterforselarrangemanget 60 ár anordnat for att aterfora atminstone en del av laklosningen 56 fran sulfatseparatorn 55 sasom aterfOrd upplosande syra 61. Eventuella forluster av saltsyra under processen konnpenseras genom en tillkommande tillforsel av saltsyra 5.

Enligt den foreliggande framstallningen finns det flera detaljerade bearbetningsmojligheter for slamaska beroende pa asktyp, onskade produkter, och satt att separera tungmetaller. Flera exempel ges nedan i enlighet med olika utforingsformer. 22 Forst beskrivs nagra exempel, baserade pa aska som har sitt ursprung i slam i vilket tvavart jam anvandes som en fallningskemikalie. Aska B (jfr tabell 1) erholls fran enskild forbranning av slam i vilket tvavart jam anvandes som en fallningskemikalie. Man fann forvanande att Nen cm forbranning vid 800 - 1100°C oxiderade organiskt material effektivt, aterstod vasentliga mangder av tvavart jam i askan.

Tvavart jam oxiderade inte fullstandigt till trevart jam under forbranning.

Atervandande till figur 3 som en referens loses askan 29 upp i saltsyra 23. Forhallandet mellan vatska och fast fas am foretradesvis mellan 2 I/kg och 15 I/kg, mer foretradesvis mellan 5 1/kg och 7 1/kg. Koncentrationen av saltsyran 23 satts for att erhalla en pH-niva som är under pH 2, och mer foretradesvis under pH 1,5. Upplosning ager rum vid rumstemperatur. Upplosningstiden am vanligtvis mellan 15 och 120 minuter. Efter upplosning separeras det olosliga materialet 8 genom en lamplig fast fas/vatske-separeringsteknik sasonn filtrering, dekantering, centrifugering osv. i aterstodsseparatorn 25.

Molforhallandet P/[Fe + Al] i den erhallna laklosningen 26 fran askan, i det foreliggande exemplet avseende aska B, är aver 1 och en huvuddel av jarnet är i tvavard form. Detta betyder att laklosningen 26 fran askan inte kommer att bilda nagon gel vid kalktillsats. Darfor finns det inget behov av att tillsatta en fosforkalla 32 till lakningsreaktorn 20 for aska. Organet 30 f6r reglering av molforhallandet overvakar bara typiskt sett laklosningen 26.

Det finns flera alternativ for bearbetning av aska B, enligt den foreliggande framstallningen, t.ex. beroende pa satt att separera tungmetaller, pH anvant for fosforutfallning och satt att atervinna tvavart jam. Nagra olika mojligheter diskuteras det foljande.

Tabell 4 visar amnessamnnansattning for losningar bildade genom upplosning av aska B i saltsyra och anpassning av pH med kalk (Ca(OH)2). Fran tabell 4 kan man se att fullstandig utfallning av fosfor inte kan astadkommas vid pH 3,5. Endast omkring 60 % av fosforn faller ut vid pH 3,5, eftersom en huvuddel av jam am i tvavard form. Utfallningen vid pH 3,5 bestar huvudsakligen av jarnfosfat och aluminiumfosfat och ham ett fosforinneh811 pa omkring 20 vikts-°/o (se tabell 5).

Tabell 4 visar vidare att vid ett hOgre pH, av Over 5, utfalls fosfor fullstandigt. Vid pH omkring 5 bestar utfallningen huvudsakligen av kalciumfosfat och tvavard jarnfosfat med ett fosforinnehall av ungefar 16,5 % (se tabell 5). Man fann forvanande att Over pH 3,5 faller fosfor hellre ut i form av kalciumfosfat *fort med tvavart jarnfosfat (se tabell 5, utfallning bestakde av 24 % Ca och 4,5 % jam). Det am 23 darfor mojligt att falla ut fosfor med trevart jam, aluminium och kalcium och lamna upplost tvavart jam i losning. Tabell 4 visar vidare att om pH okas ytterligare till ungefar pH 7 sa falls aterstaende tvavart jam ut fullstandigt. Utfallningen bestar da av huvudsakligen tvavard jarnhydroxid (se tabell 5). pH Al Mn Fe Na Mg P S K Ca 1,0,64 0,23 3,63 0,44 1,11 5,01 0,37 1,14 8,12 3,0,00 0,2,21 0,42 1,12 2,0,36 0,87 13,91 ,4 0,00 0,16 1,62 0,41 1,12 0,01 0,28 0,812,79 7,16 0,00 0,09 0,07 0,42 1,06 0,00,28 0,88 13,89 Tabell 4. Amnessammansattning for laklosning (g/L) erhallen genom upplosning av slamaska (B) i saltsyra och darefter justering av pH med kalk. pH Al Mn Fe Na Mg P S K Ca vid 3,4,81 0,18 9,46 0,11 0,21,44 0,01 1,91 6,92 3,5-5,4 0,00 0,24 4,53 0,11 0,12 16,42 0,03 24,03 ,4-7,16 0,00 0,717,13 0,11 0,36 0,61 0,03 2,57 Tabell 5. Amnessammansattning av utfallningar (vikts-%) erhallna genom upplosning av slamaska (B) i saltsyra och darefter justering av pH med kalk.

Pa detta satt finns det allmant tre olika alternativ for utfallning av fosfor enligt pH. Det forsta alternativet ãr att falla ut fosfor vid ett pH av 2 - 3,5 utan signifikant samutfallning med tungmetaller. Det andra alternativet är att falla ut fosfor fullstandigt vid pH5. I detta fall sker utfallningen med signifikant samutfallning med tungmetaller (om tungmetaller inte avlagsnats for utfallning). Det tredje alternativet am att falls ut fosfor i tva fraktioner: a) vid pH 2-3,5 utan signifikant samutfallning med tungmetaller, och b) vid pH < 3,5 - 5 med samutfallning med tungmetaller. Efter utfallning av fosfor kan aterstaende tvavart jarn atervinnas genom utfallning med kalk vid pH av ungefar 7 i form av tvavard jarnhydroxid.

Olika angreppssatt for att avlagsna tungmetallerna diskuteras vidare ovan.

I en sarskild utforingsform beaktas fosforutfallning vid pH 5- 5 och atervinning av tvavart jam, med referens till Fig. 4. Askan loses upp i saltsyra och olosligt material separeras pa det satt som beskrivits vidare ovan. 24 I denna utforingsform tillsatts en sulfidkalla 71, sasom natriumsulfid, till laklosningen 26 i ett arrangemang 70 for avlagsnande av tungmetaller, vilket resulterar i utfallningen av tungmetallssulfider 72. Tungmetallssulfiderna 72 separeras fra'n laklosningen 73 genom en lamplig fast-fas/vatskeseparator 74.

I Fig. 5A illustreras ett flodesdiagram aver steg for denna utfaringsform. Flodet startar i steg 2i Fig. 2. I steg 212 tillsatts sulfid till laklosningen for att falla ut tungmetallssulfider. De utfallda tungmetallssulfiderna separeras ft-an laklasningen i steg 213. Fladet fortsatter sedan med steg 220. Med andra ord, steget att tillsatta sulfid 212 och att separera 213 de utfallda sulfiderna utfars innan steget att tillsatta en bas 220 till den forsta laklosningen. Foretradesvis innefattar den tillsatta sulfiden natriumsulfid.

Darefter, med referens till Fig. 4 och Fig. 2, tillsatts en bas 6, i denna utforingsform kalk, till den filtrerade laklosningen. I den foreliggande utfOringsformen valjs mangden bas 6 for att justera pH till en niva av pH<7, foretradesvis pH<5. Fosfor faller ut som en blandning av jarnfosfat, aluminiumfosfat och kalciumfosfat. Den utfallda fosforn 10 separeras fran losningen genom en lamplig fast fas/vatskeseparator sasom fosfatseparatorn 45.

I den foreliggande utforingsformen, med hanvisning till Fig. 4, behandlas laklosningen 46, efter fosforseparation, med en tillkommande bas. For detta andarnal tillsatts kalk 81 till ett arrangemang 80 for avlagsnande av tvavart jam for att justera pH till en niva Over pH 5, och av pH < 12 foretradesvis pH<7. Aterstaende upplast tvavart jam faller da ut huvudsakligen som tvavard jarnhydroxid 82, vilken separeras fran den aterstaende laklosningen 83 genom en lamplig fast-fas/vatske-separator 84. Atervunnen tvavard jarnhydroxid 82 kan darefter (ej visat) losas upp i svavelsyra eller saltsyra och bilda tvavart jarnsulfat eller tvavard jarnklorid lamplig far anvandning som fosforutfallningskemikalie i reningsverk far avloppsvatten.

I Fig. 5B illustreras ett flodesdiagram Over steg for denna delutforingsform. Flodet startat fran steg 225 i Fig. 2. I steg 226 tillsatts en tillkommande bas, t.ex. kalk, till laklosningen for att falla ut tvavard jarnhydroxid, eller som ett alternativ tvavard jarnfosfat. Tillsatsen gars efter steget att avlagsna de utfallda fosfatforeningarna, och i en mangd som ger den forsta laklosningen ett pH mellan 4 och 11. Den utfallda tvbarda j'rnhydroxiden (eller tvavarda jarnfosfatet) separeras frAn laklosningen i steg 227. Huvudflodet fortsatter sedan med steg 238 och/eller 240. I steg 230 loses den separerade tvavarda jarnhydroxiden i svavelsyra eller saltsyra.

I en alternativ utforingsform for atervinning av tvavart jam tillsatts ett oxideringsmedel, sasom vateperoxid, till den filtrerade laklosningen direkt efter fosforutfallning. UpplOst tvavart jam oxideras darigenom till trevart jam, vilket falls ut vid det lagre pH sasom trevard jarnhydroxid, vilken kan separeras fran losningen genom en lamplig fast-fas/vatske-separator. Atervunnen trevard jarnhydroxid kan darefter losas upp i svavelsyra eller saltsyra varvid det bildas trevart jarnsulfat eller trevard jarnklorid lampliga for anvandning sasom fosforutfallningskemikalier i reningsverk fOr avloppsvatten. Ett liknande arrangemang som i Fig. 4 kan anvandas for detta alternativ.

Alternativet beskrivs ocksa i Fig. 50, dar ett flodesdiagram over steg for denna delutforingsform illustreras. Flodet startar fran steg 225 i Fig. 2. I steg 228 tillsatts ett oxidationsmedel kir att oxidera tvavart jam till trevart jam, vilket darefter falls ut som trevard jarnhydroxid. Den utfallda trevarda jarnhydroxiden separeras fran laklosningen i steg 229. Huvudflodet fortsatter sedan med steg 238 och/eller 240. I steg 231 loses den separerade trevarda jarnhydroxiden upp i svavelsyra eller saltsyra.

Laklosningen 83 efter separation av fosfor, aluminium, trevart och tvavart jam Or sammansatt av kalciumklorid med lags koncentrationer av andra joner sasom Mg, Na, K osv. Eventuell uppbyggnad till hoga koncentrationer av de andra jonerns sasom Mg, Na, K osv. forhindras genom att avlagsna joner I en tappningsstrom 90 fr5n den cirkulerande vatskan.

I Fig. 5D illustreras ett flodesdiagram Over steg for denna delutforingsform. Flodet startar frail steg 225, 227 eller 229. I steg 238 avleds en tappningsstrom frail laklosningen. Joner, sasom Mg, Na, K osv. avlagsnas fran tappningsstrommen i step 239. I en sarskild utforingsform tillsatts kalk till den forst@ laklosningen och/eller tappningsstrommen, efter steget att avlagsna de utfallda fosfatforeningarna, i en mangd som far magnesiumhydroxid och/eller manganhydroxid att falla ut. Den utfallda magnesiumhydroxiden och/eller manganhydroxiden separeras fran den forsta laklosningen och/eller tappningsstrommen.

Svavelsyra 7 tillsatts sedan till laklosningen sasom beskrivits ovan for att falla ut sulfatforeningar 9, i denna utforingsform huvudsakligen kalcium i form av gips, och for att regenerera saltsyra 61 for ateranvandning for upplosning av aska. Sulfatforeningarna 9, dvs. gipset, separeras fran laklosningen 26 56. Det erhallna gipset befanns vara av en mycket hog kvalitet. Gipset kan anvandas som fyllnadsmaterial i pappersindustri, for produktion av gipsplattor osv.

I en annan sarskild utforingsform beaktas tillsats av trevart jam och fosforutfallning vid pH <3,5, med hanvisning till Fig. 6. Askan loses upp i saltsyra och olosligt material separeras pa de salt som beskrivits ovan.

Darefter, tillsatts ett jonanpassningsflode 75, i denna utforingsform en kalla for trevart jam, sasom jarnklorid, genom en jonanpassare 76 till laklosningen 26. Kallan med trevart jam 75 tillsatts i en mangd som är tillracklig for att fah ut huvuddelen av fosforn vid ett pH av < 3,5 men i en mangd som am mindre an vad som kommer att ge upphov till gelbildning vid kalktillsattning.

I Fig. 7A illustreras ett flodesdiagram over steg fOr denna utforingsform. Flodet borjar fran steg 210. I steg 214 anpassas ett jonforhallande i laklosningen sa att en huvuddel av fosforn falls ut vid ett pH av < 3,5 medan man bibehaller det tidigare diskuterade molforhallandet over 1. Med andra ord innefattar fOrfarandet ett steg for anpassning av ett jonforhallande i den forsta laklosningen, varvid ett forhallande mellan katjoner som är fallningsbara som fosfatforeningar och fosfatjoner okas nar ett molinnehall av fosfat i den forsta laklosningen är hogre an en molmangd som forvantas falla ut i steget med att tillsatta en bas till den fOrsta laklosningen, under det att molforhallandet bibehalls att vara storre an 1. I denna utforingsform innefattar steg 214 steget 215 for tillsattande av joner av trevart jam eller aluminium till laklosningen fore steget att tillsatta en bas till den forsta laklosningen. Flodet fortsatter sedan med steg 220.

Ater till Fig. 6, tillsatts darefter en bas 6, i denna utforingsform kalk, till laklasningen for att justera pH. I denna utforingsform justeras pH till en niva av pH 2 — 3,5, foretradesvis pH 2 — 3. Fosfor falls da ut huvudsakligen i form av jarnfosfat och aluminiumfosfat utan signifikant samutfallning med tungmetaller och kalcium. Den utfallda fosforn 10 separeras fran laklosningen 46.

Tabell visar amnessammansattning for losningar bildade genom upplosning av aska B i saltsyra, tillsattande av trevard jarnklorid och justering av pH med kalk (Ca(OH)2). Fran tabell 6 kan man se att genom att tillsatta trevart jam kan den storsta delen av fosforn fallas ut redan vid pH 2,78 tillsammans med trevart jam och aluminium. 27 pH Al Mn Fe Na Mg P S K Ca Noteringar 1,1,98 0,08,60 0,48 1,28 9,88 0,44 0,29 9, 0,97 2,00 0,07 14,0,49 1,28 10,01 0,44 0,29 9, 2,78 0,00 0,06 6,0,43 1,33 1,58 0,44 16,96 ,87 0,00 0,00 0,00 0,36 0,00 0,00 0,19 20,79 Tabell 6 Amnessammansattning (g/l) for laklosning erh5llen genom upplosning av slamaska (B) i saltsyra foljd av tillsats av trevard jarnklorid och darefter justering av pH med kalk. *efter Fe(III)-tillsats.

I denna utforingsform tillsatts en sulfidkalla 71 sasom natriumsulfid, till laklosningen 46, efter utfallning av fosfatforeningar, i ett arrangemang 70 for avlagsnande av tungmetaller, vilket resulterar i utfallningen av tungmetallsulfider 72. Tungmetallsulfiderna 72 separeras frAn laklosningen 73 genom en lamplig fast-fas/vatske-separator 74. Detta arrangemang 70 f6r avlagsnande av tungmetaller liknar arrangemanget for avlagsnande av tungmetaller i Fig. 4, men ar anordnat i en annan del av systemet, dvs. efter utfallningen av fosfatforeningar.

I Fig. 7B illustreras ett flodesdiagram Over steg f6r denna utforingsform. Flodet borjar fran steg 225. I steg 232 tillsatts sulfid till laklosningen for att falla ut tungmetallsulfider. De utfallda tungmetallsulfiderna separeras fr5n laklosningen i steg 233. Flodet fortsatter sedan med steg 226, 228, 234, 238 eller 240.

Med andra ord utfors stegen att tillsatta sulfid 232 och att separera 233 de utfallda sulfiderna otter steget att avlagsna 235 de utfallda fosfatforeningarna fr5n den forsta laklosningen. SAsom namndes tidigare, regleras steget att tillsatta 220 en bas till den forsta laklosningen f6r att ge ett pH i omr5det mellan 2 och 3,5, vilket motverkar samutfallning med tungmetallfosfatforeningar, och tungmetallerna kan alltsa tas omhand efter fosfatutfallningen.

Efter separation av tungmetaller kan den 5terst5ende processen utforas i analogi med de procedurer som diskuterades i samband med Fig, 4, I en annan sarskild utforingsform beaktas tillsats av aluminium och fosforutfallning vid pH <3,5. Fig. 6 anvands som en hanvisning, eftersom de fiesta delarna är desamma, och endast skillnader diskuteras. 28 UpplOsning och separation av olosligt material g6rs som beskrivits tidigare.

Darefter tillsatts eft jonanpassningsflode 75, i denna utforingsform en aluminiunnkalla, sasom aluminiumklorid, till laklosningen 26. Aluminiumkallan 75 är, i analogi med tidigare utforingsform, tillsatt i en mangd tillracklig for att falla ut huvuddelen av fosforn vid ett pH < 3,5 men i en mangd som är mindre an det som skulle leda till gelbildning vid kalktillsats. Fig. 7A är tillampbar aven pa denna utforingsform.

Kalk tillsatts darefter till laklosningen sasom i foregaende utforingsform.

Amnessammansattning i laklosning (g/l) pH Al Mn P S K Ca Fe Na Mg Notering 1,06 4,31 0,06 8,67 0,0,43 8,90 8,17 0,57 1,17 3,53 0,00 0,01,22 0,0,17 16,85,93 0,52 1,23 11,7 0,00 0,00 0,00 0,27 0,12 20,87 0,00 0,41 0,00 Amnessammansattning av utfallningar (vikts-%) pH Al Mn P S K Ca Fe Na Mg vid 3,53 10,57 0,01 19,49 0,02 0,48 3,00 6,49 0,01 0,00 3,53- 11,7 0,07 0,4,0,37 0,08 12,02 21,11 0,21 4,6 Tabell 7. Amnessammansattning (g/l) i laklosningar och for utfallningar (vikts%) bildade efter upplosning av slamaska (B) i saltsyra foljd av tillsats av aluminiumklorid och darefter justering av pH med kalk. * efter Al-tillsats.

Tabell 7 visar amnessammansattning i losningar bildade genom upplosning av aska B i saltsyra, tillsats av aluminiumklorid och justering av pH med kalk (Ca(OH)2). Fran tabell 7 kan man se att genom att tillsatta aluminium kan huvuddelen av fosforn fallas ut redan vid pH 3,5 tillsammans med aluminium och trevart jam. 29 Separering av tungmetaller, 5tervinning av tv6vart jam, utfallning av kalcium i form av gips, lackstromsavlagsnande av Mg, Na, K osv. samt regenerering av saltsyra for 6teranvandning for upplosning av aska utfors enligt tidigare presenterade processer.

I en annan sarskild utforingsform beaktas tillsats av vateperoxid och fosforutfallning vid pH <3,5, med hanvisning till Fig. 8 Upplosning och separering av olosligt material g6rs sAsom beskrivits ovan.

Darefter tillsatts ett jonanpassningsflode 75, i denna utforingsform ett oxidationsmedel 77, sAsom vateperoxid, till laklosningen 26. Oxidationsmedlet 77 tillsatts, i analogi med foreg6ende utforingsform, i en mangd som är tillracklig for att oxidera tv6vart jam till trevart jam s8 att huvuddelen av fosforn falls ut vid ett pH < 3,5 men i en mangd som är mindre an vad som kommer att leda till gelbildning vid kalktillsats. I sura losningar oxideras Fe2+ mycket effektivt till Fes+ enligt den foljande kemiska formeln: 2 Fe2+ + H202 + 2 I-I+2 Fes+ + 2H Farbrukningen av vateperoxid for aska B befanns var i storleksordningen 2 ml 30 % H202 per liter asklaklosning.

I Fig. 9 illustreras ett flodesdiagram over steg for denna utforingsform. Flodet borjar fra'n steg 210. I steg 214 anpassas ett jonforlfallande i laklosningen sâ att en huvuddel av fosforn falls ut vid ett pH av < 3,5, medan man bibehAller det tidigare diskuterade molforh6llandet over 1. I denna utforingsform innefattar steg 214 steget 216 for tillsats av oxideringsmedel till den forsta laklosningen fare steget att tillsatta en bas till den forsta laklosningen for att oxidera tvavart jam till trevart jam. Flodet fortsatter sedan med steg 220. Oxideringsmedlet innefattar foretradesvis vateperoxid.

Kalk tillsatts darefter till laklosningen s6som i tidigare utforingsformer.

Tabell 8 visar sAval amnessammansattning for en losning bildad genonn att losa upp aska B i saltsyra, tillsatta vateperoxid och justera pH till pH 3,19 med kalk (Ca(OH)2), som amnessammansattning for utfallningen bildad vid pH 3,19. Fr6 n tabell 6 kan man se att genom att tillsatta vateperoxid kan huvuddelen av fosforn fallas ut redan vid pH 3,19 tillsammans med trevart jam och aluminium, Tungmetallinnehallet i den mellanliggande utfallningen ar lag, vilket kan ses i tabell 9.

Amnessammansattning i laklosning (g/l) pH Al Mn Fe Na Mg P S K Ca 3,19 0,00 0,04 0,00 0,42 0,99 0,68 0,0,12 12, Amnessammansattning for utfallning (vikts-%) pH Al Mn Fe Na Mg P S K Ca vid 3,19 2,29 0,01 15,0,09 0,07 15,21 0,03 0,59 1,29 Tabell 8. Amnessammansattning i laklosningoch for utfallning (vikts-%) bildad efter upplosning av slamaska (B) i saltsyra foljd av tillsats av vateperoxid och darefter justering av pH med kalk.

Amne Fallning Slam Cu 164 12087 Zn 76 19621 Ni 14 609 Cd 0,02 29 Tabell 9. Innehall av tungmetaller i fosforutfallning fran slamaska vid pH = 3,3 jamfort med medelinnehallet for tungmetaller i svenskt avfallsslam (mg/kg P).

Separation av tungmetaller, utfallning av kalcium i form av gips, lackstromsavlagsnande av Mg, Na, K osv. samt regenerering av saltsyra for ateranvandning for upplosning av aska kan utforas enligt tidigare presenterade processer.

Eftersom inget tvavart jam aterstar efter utfallningen av fosfatf6reningarna kan uppbyggnad av hogs koncentrationer av andra joner sasom Mg, Mn, Na, K osv. sasom namnts ovan f6rhindras genom att avlagsna joner i en tappningsstrom fran den cirkulerande vatskan. Alternativt, skarn illustreras i Fig. 8 kan joner avlagsnas genom utfallning med kalk, Efter utfallning av fosfor 10 vid pH < 3,5 och mojligt tungmetallavlagsnande, är det mojligt att successivt hoja pH. Kalk 81 tillsatts till ett arrangemang 85 for avlagsnande av uppbyggnad av joner. Vid en pH-niva av omkring 7 (se tabell 4) falls Mn ut selektivt.

Behovet av kalk for att na pH 7 är relativt lagt eftersom huvudneutraliseringen av syran redan har gjorts, 31 Darefter är det majligt att fall@ ut Mg selektivt vid en pH-niva av > 10 (se label! 7). Utfallda uppbyggnadsjoner 86 avlagsnas fra'n laklasningen 87 genom en lamplig fast-fas/vatske-separator 84.

Mn och Mg kan ocksa selektivt fallas ut med kalk och separeras fran tappningsstrommen, om det angreppssattet anvands.

Om fullstandig fosforutfallning inte astadkoms innehaller tappningsstrommen fosfor. I ett sadant fall kan fosfor {alias ut fran tappningsstrommen med tillsats av kalk form av kalciumfosfat vid ett pH lagre an 5. Mn och Mg kan darefter atervinnas genom kalkutfallning vid hogre pH.

En annan sarskild utforingsform borjar med en aska som har sitt ursprung fran slam i vilket trevart jam anvandes som en utfallningskemikalie. Aska D erhalls frail enskilt forbranning av slam, i vilken trevart jam anvandes som en utfallningskemikalie. Molforhallandet P/[Fe + Al] i den erhallna laklosningen fran askan i den foreliggande utforingsformen avseende aska D, regleras till att vara over 1,6. Detta betyder att laklasningen frail aska inte kommer att bilda en gel vid kalktillsats.

Om jarnet i slannaskan ursprungligen am i en trevard form är upplosningen av trevart jam vanligen under 10 procent vilket vanligen inte är tillrackligt for en fullstandig fosforutfallning vid pH < 3,5. Det är naturligtvis majligt att tillsatta trevart jam eller aluminium far att falla ut det mesta av fosforn vid pH <3, sasom beskrivits ovan. Andra alternativ for bearbetning av aska D ges i den foljande texten.

En sarskild utforingsform avser fosforutfallning vid ett pH av 4-7 i samband med Fig. 10.

Askan loses upp i saltsyra sasom tidigare och olosbara material separeras.

En sulfidkalla 71, sasom natriumsulfid, tillsatts till laklosningen 26 vilket resulterar i utfallningen av tungmetallsulfider 72, sasom beskrivits i samband med Fig. 4.

Darefter tillsatts kalk 41 i denna utfaringsform till den filtrerade laklosningen 73 for att justera pH till en niva av pH 4-10, foretradesvis pH 4-7. Fosfor faller ut som en blandning av jarnfosfat, aluminiumfosfat och kalciumfosfat. De utfallda fosforfareningarna 10 separeras fran losningen genom en lamplig fastfas/vatske-separator 45. 32 Tabell 10 visar amnessannmansattningen for en utfallning bildad genom att losa upp aska D i saltsyra och falla ut fosfor med kalk vid pH 6,8, Amnessammansattning for utfa lning (vikts-%) pH Al Mn Fe Na Mg P S K Ca vid 6,8 3,08 0,0,90,04 0,52 14,80 0,43 0,27 16,49 Tabell 10. Amnessammansattning (vikts-%) for utfallning bildad efter upplosning av slamaska (D) I saltsyra foljd av justering av pH till pH 6,8 med kalk.

Losningen efter fosforutfallning vid pH 4-7 är sammansatt av huvudsakligen kalciumklorid med lag koncentration av andra joner sasom Mg, Na, K osv. Utfallning av kalcium i form av gips, lackstromsavlagsnande av Mg, Na, K osv. och regenerering av saltsyra for ateranvandning for upplosning av aska kan utforas enligt tidigare presenterade processer, I en annan sarskild utforingsform beaktas fosforutfallning vid pH <3,5 och vid pH > 3,5 med hanvisning till Fig. 11.

Upplosning och separation av olosligt material gor sasom beskrivs ovan.

Kalk 41 tillsatts darefter till laklOsningen 26 for att justera pH till en niva av pH 2 - 3,5, foretradesvis pH 2 - 3, Fosfor utfalls huvudsakligen i form av trevart jarnfosfat och aluminiumfosfat utan signifikant samutfallning med tungmetaller och kalcium. Den utfallda fosforn 10 separeras fran losningen genom en lamplig fast-fast/vatske-separator 45.

En sulfidkalla 71 anvands f6r att avlagsna tungmetaller, i analogi med processen beskriven i samband med Fig. 6.

Efter separation av tungmetaller behandlas losningen med en tillkommande bas. For detta andamal tillsatts kalk 91 till ett arrangemang 95 f6r avlagsnande av kalciumfosfat for att justera pH till en niva Over 3,5 och pH < 10, foretradesvis pH < 5. Aterstaende upplost fosfor falls ut huvudsakligen som kalciumfosfat 92, vilken separeras fran laklosningen 93 genom en lamplig fast-fas/vatske-separator 94, Kalciumfosfatet 92 kan anvandas som fosfatramaterial eller kan bearbetas till godningsmedel. 33 I Fig. 12 illustreras ett flodesdiagram over stag fOr denna delutforingsform. Flodet borjar fran steg 233. I steg 234 tillsatts tillkommande bas, foretradesvis kalk, till laklosningen for att falla ut kalciumfosfat. Det utfallda kalciumfosfatet avlagsnas fran laklosningen i steg 235. Huvudflodet fortsatter sedan med steg 238 och/eller 240. Dessa steg kan utforas pa en del av den forsta laklosningen efter steget att avlagsna de utfallda fosfatforeningarna eller hela strommen. Detta kan utforas genom att leda undan atminstone en del av den forsta laklosningen efter steget att avlagsna namnda utfallda fosfatforeningar.

Losningen efter fullstandig separering av fosfor är sammansatt av kalciunnklorid med lag koncentration av andra joner sasom Mg, Na, K osv. Utfallning av kalcium i form av gips, lackstromsborttagning av Mg, Na, K osv, och regenerering av saltsyra for ateranvandning for att losa upp aska utfors enligt tidigare presenterade processer.

Aska kan ocksa harstamma frail slam i vilket aluminium anvandes som en utfallningskemikalie, Slamaska som harstammar fran aluminiumanvandning i reningsverken fOr avloppsvatten har vanligtvis ett lagt molforhallande P4Fe(111)+Al] i laklosningen pa grund av hog loslighet av aluminium i syra.

I manga fall är det nodvandigt att oka fosforinnehallet i laklosningen for att f6rhindra gelbildning under fosforutfallning med kalk, Med hanvisning till Fig. 2 och Fig. 3 kan en okning av fosforkoncentrationen i laklosningen 26 utforas i steg 215 genom att tillsatta en fosforkalla, sasom fosforsyra, apatit, kalciumfosfat annan P-innehallande slamaska osv. Fosforkallan kan ocksa vara utfallningar av kalciumfosfat eller tvavard jarnfosfat, vilka aterfors internt. Fosforkallan kan tillsattas till lakningsreaktorn 20 fOr aska, antingen som tillkommande ramaterial 31 som utgor en del av ramaterialet 4, eller som tillkommande material 32 direkt in i lakningsreaktorn 20 for aska. Tillsats av fosforkallan kan aven goras till askan fore upplosning, under upplosning eller efter upplosning. Fosforkallan kan till och med tillsattas som tillkommande jonsubstans 33 till den filtrerade laklosningen 26. Den vidare bearbetningen av asklaklosningen kan sedan uttras enligt flagon av de tidigare beskrivna utforingsformerna.

Tabell 11 visar amnessammansattning for fosforutfallningar som erhallits vid anvandning av saltsyra for upplosning av aska foljd av utfallning med kalk enligt processerna som diskuterats ovan, Fran tabell 11 kan man se att till och medfall med aska av samforbrant avloppsslam med en ursprunglig fosforkoncentration av < 4 % är fosforkoncentrationen i utfallningen hog, omkring 18 %. Detta hoga P- 34 inneh511 kan jamforas med P-inneh511 av endast ungefar 6,5 % som erhAlls nar slamaska loses upp i svavelsyra och fosfor falls ut med kalk (tabell 12).

En huvudsaklig fordel med delen av proceduren enligt den ovanstaende beskrivningen, dvs. koncentrationen av fosforforeningar, är att den gor det mojligt att anvanda utspadd saltsyra (ungefar 3 vikts-%) for upplosning av aska och fortfarande erhAlla en koncentrerad fosforprodukt som mellanliggande produkt. Anvandning av utspadd syra for upplosning mojliggor en enkel filtrering av 5terstoden och utfallningarna pa grund av en lag viskositet sAval som en lagre loslighet for tungmetaller vid hogre pH. En ytterligare fordel av att anvanda saltsyra for att Visa upp slamaska är att vikten av o5terstoden reduceras vasentligt jamfort med den ursprungliga vikten for askan. Viktreduceringen är vanligtvis nagot under 50 procent. Som kontrast, nar man anvander svavelsyra f6r upplosning av aska, är vikten for aterstoden vanligtvis storre an originalvikten for askan p5 grund av inforlivning av gips i 5terstoden.

Tabell 11 visar vidare all fosforutfallning med metaller (Fe eller Al) fran lakning av aska inte är stokiometrisk. Molforh5llandet P/(Fe+Al) i utfallningarna är Nigro an 1 och i vissa fall aven hogre an 2. Detta betyder att fallningen inneh5lIer mer fosfat an det stokiometriska innehallet i jarnfosfat (FePO4) eller aluminiumfosfat (A1PO4). Detta orsakas formodligen av bildning av utfallningar med hogre P/Femolforh5llanden s5som Fe2(HPO4)3 osv.

Emellertid, s5som oversiktligt diskuterats ovan, är en produkt sammansatt av jarnfosfat eller aluminiumfosfat, aven med I59t tungmetallinnehAll, inte lampliga for direkt anvandning som ett godningsmedel eller r5varutillsats. Huvudorsaken ár att jarnfosfat och aluminiumfosfat har en lag vattenloslighet och allts0 inte kan frigora fosfor tillrackligt snabbt for grodor nar den anvands som ett godningsmedel. Vidare kan inte en s'adan mellanliggande produkt bearbetas av fosfatindustrin p0 grund av ett f6r h6gt metallinneh511.

Den mellanliggande fosfatprodukten som erhalls frAn de tidigare beskrivna processerna Or darfor, som sadan, av lagt varde. Beroende p0 det hoga fosforinnehallet i den mellanliggande fosfatprodukten och det faktum att det tillhandah5lls som ett utfallt material ar det emellertid idealt for transportandamal. Det Or dal-16r troligt att denna form av mellanliggande fosfatprodukt i en framtid kan bli en handelssubstans, t.ex. producerad av en aktor och atervunnen av en annan. 36 Amnessammansattning (vikts-70) Ursprung (aska) Syrafor upplosning Tillsats Utfallningskemikalie pH Al Mn Fe Na Mg P S K Ca C HCI P Ca(OH)2 3,27 5,04 0,07 1,82 0,37 0,13 16,89 0,04 2,31 4,67 C HCI P Ca(OH)2 1,94 5,0,00 5,14 0,12 0,04 19,0,04 2,11 0,70 C HCI P Ca(OH)2 2,06 6,00,00 3,72 0,06 0,01 19,90,04 1,79 0,54 A HCI P Ca(OH)2 2,97 6,41 - 1,97 0,07 0,01 20,21 0,41 0,53 2,69 D HCI Ingen Ca(OH)2 3,46 6,43 0,03 2,19 0,03 0,19,17 0,06 0,72 4, B HCI Al Ca(OH)2 3,53 10,57 0,01 6,49 0,01 0,00 19,49 0,02 0,48 3,00 B HCI Fe(III) Ca(OH)2 3 4,52 0,01 16,0,54 0,22 17,96 0,34 0,92 2,97 B HCI H202 Ca(OH)2 3,19 2,29 0,01 15,0,09 0,07 15,21 0,03 0,59 1,29 E HCI Ingen Ca(OH)2 3,4,81 0,18 9,46 0,11 0,21,44 0,01 1,91 6,92 E HCI Ingen Ca(OH)2 2,68 5,87 0,03 7,94 0,01 0,03 20,98 0,06 1,48 1,47 E HCI Ingen Ca(OH)2 3,4,46 0,12 6,53 0,01 0,02 19,51 0,1,8,06 E HCI Ingen Ca(OH)2 3,88 2,87 0,12 4,54 0,01 0,02 18,16 0,29 0,78 13,27 E HCI Fe(III) Ca(OH)2 3,16 1,94 0,07 13,53 0,09 0,23 12,90 0,1,28 4, E HCI Fe(III) Ca(OH)2 3,02,0,02 15,53 0,02 0,03 14,47 0,02 1,1,04 E HCI H202 Ca(OH)2 3,84 1,68 0,8,56 0,13 0,10,83 0,16 1,14 8,97 E HCI H202 Ca(OH)2 3,3 2,61 0,12,70,08 0,08 13,81 0,04 1,1,78 Tabell 11. Amnessammansattning for fosforutfallningar erhallna efter upplosning av slamaska i saltsyra fajd av fosforutfallning med kalk.

Urspr. pH Al Mn Fe Na Mg P S K Ca A 3,92 3,- 0,99 0,12 0,02 6,63 12,96 0,16,47 Tabell 12. Amnessammansattning av fosforutfallning erhallen efter upplosning av aska (A) i svavelsyra foljd av fosforutfallning med kalk. Inga tillsatser.

Enligt de foreliggande ideerna bearbetas den mellanliggande utfallningen bestaende av huvudsakligen jarnfosfat och aluminiumfosfat, och mojligen viss kalciumfosfat vidare till anvandbara fosforprodukter sasom fosforsyra eller andra fosforsalter sasom ammoniumfosfat, kalciumfosfat osv. Sadana fereningar ar vardefulla ingredienser for produktion av hogkvalitativa godningsmedel eller som fosfatkallor. Detta astadkoms genom atervinnardelen 3 av processen enligt Fig. 1.

Det finns flera detaljerade alternativ for bearbetning av den mellanliggande utfallningen enligt dess sammansattning och onskade slutprodukter. Flera utforingsformer kommer daft- att ges i den foljande texten.

Fig. 13 illustrerar ett flodesdiagram over steg for en utforingsform av ett forfarande for atervinning av fosfatforeningar. Processen borjar i steg 250. I steg 260 tillhandahalls en matningslosning innefattande jarnfosfater. I foredragna utforingsformer produceras matningslosningen genom upplosning av de tidigare namnda utfallda fosfatforeningarna I saltsyra. Jam extraheras i steg 270 fran matningslosningen med ett forsta organiskt losningsmedel. Det f6rsta organiska losningsmedlet innefattar tributylfosfat, en modifierare och ett spadningsmedel. Det forsta organiska losningsmedlet har ett fOrsta tributylfosfatinnehall av mellan 5 och 60 volyms-%, foretradesvis mellan 10 och 40 volyms-%. Foretradesvis är modifieraren dodekanol, mer foretradesvis i en koncentration av mellan 10 och 40 volyms-%. Foretradesvis är spadningsmedlet alifatisk fotogen. Extraktionen ger upphov till en jarnutarmad matningslosning. Det forsta organiska losningsmedlet har ett f6rsta tributylinnehall. I steg 275 strippas det extraherade jarnet fran det forsta organiska losningsmedlet med anvandning av vatten eller en utspadd syra. Det forsta organiska losningsmedlet aterfors i steg 279 efter strippningen far att anvandas for efterfoljande extrahering 270 av jam. I steg 280 atervinns fosfatforeningarna fran den jarnutarmade matningslOsningen. Processen slutar i steg 299. Hela blocket av steg 260-280 kan betraktas sonn en samling 251 av aktiviteter for atervinning av fosfatforeningar. 37 I Fig. 14 illustreras ett blockdiagram av delar av en utforingsform av ett system 3 for 5tervinning av fosfatforeningar. Systemet 3 for atervinning av fosfatf6reningar innefattar ett arrangemang 110 for tillhandahallande av en matningslosning 111 innefattande jarnfosfat, en jarnextraktorsektion 120 och en fosfatatervinningssektion 140. Arrangemanget 110 for tillhandahallande av en matningslosning innefattar fOretradesvis organ for upplosning av de tidigare namnda mellanliggande utfallda fosfatforeningarna genom saltsyra. &Maria arrangemang beskrivs mer i detalj i andra utforingsformer nedan.

Jarnextraktorsektionen 120 ar ansluten till ett utlopp 112 fran arrangemanget 110 for tillhandahallande av en matningslosning 111. Jarnextraktorsektionen 120 är allmant anordnad f6r extraktion av jam fran matningslosningen 111 med ett forsta organiskt losningsmedel 121. Detta agar rum i en jarnextraktor 125. Det forsta organiska losningsmedlet 121 innefattar tributylfosfat, en modifierare och ett spadningsmedel. Det forsta organiska losningsmedlet 121 har ett forsta tributylfosfatinnehall. Matningslosningen 111 tillhandahalls till jarnextraktorn 125 genom ett andra inlopp 122. I jarnextraktorn 125 extraheras jamjoner fran matningslosningen 111 till det forsta organiska losningsmedlet 121, vilket darigenom ger upphov till en jarnutarmad matningslosning 127, tillhandahallen vid ett forsta utlopp 128 och ett jarnladdat forsta organiskt losningsmedel 123 tillhandahallet vid ett andra utlopp 124.

Jarnextraktorsektionen 120 ar vidare anordnad for strippning av det extraherade jarnet fran det jarnladdade forsta organiska losningsmedlet 123 i en jarnstrippare 130. Det jarnladdade fOrsta organiska losningsmedlet 123 tillhandahalls vid ett forsta inlopp 132. Jarnstripparen 130 är utformad for att anvanda vatten eller en utspadd syra for strippningsverkan. For detta andamal tillhandahalls vatten eller en utspadd syra 135 vid ett andra inlopp 136. i jarnstripparen 130 strippas jarnet fran det jarnladdade forsta organiska losningsmedlet 123 till strippvatskan 135, innefattande vatten eller en utspadd syra, vilket darigenom gem upphov till ett jarnutarmat forsta organiskt losningsmedel 133, tillhandahallet vid ett forsta utlopp 134 och en jarnlosning 137, innefattande jam lost i vatten eller utspadd syra tillhandahallen vid ett andra utlopp 138. Jarnextraktorsektionen 120 är vidare anordnad f6r aterforsel av det jarnutarmade forsta organiska losningsmedlet 133 efter strippningen for att anvandas som ett forsta organiskt losningsmedel 121 for extrahering av jam.

Fosfatatervinningssektionen 140 är ansluten efter utloppet 128 for den jarnutarmade matningslosningen 127 fr5n jarnextraktorsektionen 125. Fosfatatervinningssektionen 140 am anordnad fOr atervinning av fosfatforeningar 141, tillhandahAllna vid ett utlopp 142, med utOngspunkt fr6n den 38 jarnutarmade matningslosningen 127. Foredragna utforingsformer for fosfatatervinningssektionen 140 diskuteras mer i detalj nedan. I vissa utforingsformer aterfors atminstone delar av den aterstaende matningslosningen efter atervinning av fosfatforeningar for att anvandas i tillhandahallandet av matningslosningen, sasom indikeras av det streckade roret 144.

Mojligheterna for systemen for atervinning av fosfatf6reningar fors% bast genom att beskriva ett antal foredragna utforingsformer. De flesta delarna av processerna grundar sig pa bearbetning av den mellanliggande utfallningen med vatske-vatske-extraktion.

Aven om det är till fordel att losa upp utfallda fosfatforeningar for att erhalla en koncentrerad matningslosning for vidare bearbetning, sasom kommer att beskrivas nedan, finns det andra mojliga vagar att erhalla en lamplig matningslosning till atervinningsprocessen.

Till exempel kan slamaska losas upp i svavelsyra och fosfor kan fallas ut med kalk. Utfallningen innehaller da jarn/aluminium-fosfat tillsammans med t.ex. gips. Utfallningen loses darefter upp i saltsyra och gips olosligt i syra avlagsnas genom filtrering, vilket alltsa bildar en matningslosning med hog fosforkoncentration lamplig for vidare bearbetning enligt den allmanna atervinningsprocessen.

I ett annat exempel loses slamaska upp i saltsyra pa ett satt som direkt resulterar i ett Mgt fosforinnehall i laklosningen. Laklosningen är darigenom direkt lamplig for vidare bearbetning utan att bilda nagon mellanliggande fosforutfallning.

I ett tillkommande exempel kan industriellt avloppsvatten som innehaller upplost jarnfosfat, t.ex. erhallet fran behandling av jarnmetall med fosforsyra, utgora en lamplig matningslosning for vidare bearbetning enligt atervinningsprocessen.

Delar av en foredragen utforingsform illustreras i ett blockschema i Fig. 15. Den fosforinnehallande utfallningen 10 fors in till en andra lakningsreaktor 115 genom ett inlopp 113 for ramaterial. En mineralsyra 116, foretradesvis saltsyra 117, fors in till den andra lakningsreaktorn 115 genom ett syrainlopp 114. Den fosforinnehallande utfallningen 10 loses upp i mineralsyran 116, vilket bildar en matningslosning 111 som tillhandahalls genom ett utlopp 112 for vidare bearbetning i jarnextraktorsektionen 120. Laklosningen forbehandlas foretradesvis genom filtrering for att avlagsna olosligt material, vilket alltsa bildar en matningslosning med lagt fast innehall. Eftersom fosforinnehallet i 39 utfallningen 10 är hOgt är saltsyrans koncentration under upplosning foretradesvis ocksa hog i storleksordningen 3-6 M.

Mojliga andra additiv kan ocksa tillsattas genom roret 144. Man har funnit at det är fordelaktigt for den efterfoljande vatske-vatske-extraktionsprocessen att ha ett Mgt kalciuminnehall matningslosningen 111. Kalciumklorid verkar sasom en utsaltningsagent for bade extraktion av jam och extraktion av fosfor. Enligt en foredragen utforingsform okas kalciuminnehallet i matningslosningen 111 genom tillsats av kalciumklorid genom roret 144. Detta kommer att diskuteras vidare nedan.

Forhallandet mellan vatska och fast fas i den andra lakningsreaktorn 115 am foretradesvis mellan 1 I/kg och 6 I/kg, mer foretradesvis mellan 2 I/kg och 4 I/kg. Upplosning ager typiskt sett rum vid rumstemperatur. Upplosningstiden är vanligtvis mellan 15 och 120 minuter. Fosforinnehallet i den erhallna matningslosningen 111 Or mellan 0,2 - 3 M, foretradesvis hogre an 1 M.

Utforingsformen kan ocksa beskrivas i termer av delprocessteg. I Fig. 16 illustreras en utfOringsform av steg 260. I denna utforingsform innefattar steg 260 steget 262, i vilket de utfallda fosfatfOreningarna loses upp, genom en mineralsyra, till en andra laklosning, vilken bildar en matningslosning innefattande jarnfosfater. Foretradesvis Or mineralsyran saltsyra. Flodet fortsatter sedan med steg 270.

I en utforingsform separeras jarn genom en vatske-vatske-extraktion. Delar av denna utforingsform illustreras i ett blockschema i Fig. 17. Matningslosningen 111 som innehaller upplost jam och fosfor och mojligen aluminium och/eller kalcium utsatts fOrst f6r en selektiv extraktion av jam genom att anvanda vatske-vatske-extraktion i jarnextraktorn 125. Vatske-vatske-extraktion inbeg riper selektiv overforing av losta amnen mellan tva icke blandbara laser, en vattenfas och en organisk fas. De tva icke blandbara faserna mixas forst grundligt for att underlatta overforingen av losta amnen och separeras sedan.

Losningsmedel som Or lampliga far extraktion av trevart jam fran kloridlaklosningar Or huvudsakligen aminer och tributylfosfat. Enligt den foreliggande utforingsformen grundar sig extraktionen av trevart jam foretradesvis pa anvandningen av ett losningsmedel 121 bestaende av tributylfosfat sasom kommer att beskrivas vidare nedan.

Koncentrationen av tributylfosfat 121 i losningsmedlet 121 i den foreliggande utf6ringsformen Or foretradesvis omkring 30 volyms-%. Losningsmedlet innefattar vidare en modifierare sasom dodekanol med omkring 30 volyms-% och ett spadningsmedel sasom en alifatisk fotogen med omkring 40 volyms(Yo. Modifieraren och spadningsmedlet tillsatts till lOsningsnnedlet for att forbattra fasseparationen. Man har fOrvanande funnit att tributylfosfat i en koncentration av omkring % ar lamplig f6r separation av trevart jam frail fosfat, aluminium och kalcium i en kloridlosning (se tabell 13). Tabell 13 visar att extraktion av jam är selektiv utan signifikant samextraktion med aluminium, kalcium och fosfor.

Matningslosning (g/l) Raffinat (g/I) Al Fe Ca P Al Fe Ca P Exempel 1 11,86 1,86 75,90 42,82 11,91 0,04 74,40,24 Exempel 2 11,64,74,90 42,67 11,80,13 74,39,41 Exempel 3 11,57 9,22 73,41,99 11,76 0,74 72,00 38,14 Tabell 13. Exempel pa amnessammansattning for matningslosning och raffinat efter extraktion med ett losningsmedel bestaende av 30 % tributylfosfat, 30 % dodekanol och 40 % fotogen vid ett forhallande mellan vattenfas och organisk fas av 1.

Extraktion av trevart jam fran matningslosningen 111 med ett losningsmedel 121 sammansatt av 30 % tributylfosfat är mycket effektivt sasom kan ses i jarnextraktionsisotermen som visas i Fig. 18. Proceduren for att erhalla isotermen var foljande. Den artificiella matningslosningen bereddes genom upplOsning av de foljande foreningarna i avjoniserat vatten: CaCI3 240 (g/I), AlC13 70 (g/I), H3PO4 85 % 100 (m1/1) och HCI 37 % (20 m1/1). Olika mangder FeCI3-salt tillsattes for att erhalla den foljande koncentrationen av FeCI3 (alla i g/I): 5, 15, 20, 30, 70 och 100. Losningsmedlet (30 vol-% TBP, 30 vol°/0 dodekanol, 40 vol-% alifatisk fotogen) och de artificiella vattenlosningarna rordes om vid ett fasforhallande av aq/org = 1:1. Prov av vattenlosningen fbre extraktion och av raffinatet analyserades.

Extraktion av jam kan vanligen utforas i fa kontaktsteg. Antalet fordrade kontaktsteg beror pa den specifika sammansattningen av matningslosningen och kan beraknas fran Fig. 18. I allmanhet am 2 eller 3 kontaktsteg vanligtvis tillrackligt for fullstandigt avlagsnande av jam.

Efter extraktion av jam i jarnextraktorn 125 fors det jarnladdade losningsmedlet 124 1 den foreliggande utfbringsformen till en skrubber 129. I skrubbern skrubbas det jarnladdade losningsmedlet 124 med en skrubbningsvatska 117 innefattande vatten eller foretradesvis en kloridinnehallande lOsning sasom 41 kalciumklorid for avlagsnande av eventuellt samextraherat fosfor. En skrubbningslOsning 131 innefattar den samextraherade fosforn och aterfors tillbaka som en inmatning till matningslosningen 111 igen.

UtfOringsformen kan ocksa beskrivas i termer av delprocessteg. I Fig. 19 foljs steg 270 av ett steg 272, i vilket det jarnladdade losningsnnedlet skrubbas med en skrubbningsvatska for avlagsnande av samextraherad fosfor. Skrubbningen ager rum efter steget att extrahera jam. Skrubbningslosningen som innefattar den samextraherade fosforn aterfors i steg 273 tillbaka till extraktionen i steg 270, dvs, till losningen som innefattar jarnfosfater. Steg 275 foljer pa steg 272.

Tillbaka till Fig. 17, det skrubbade jarnladdade losningsnnedlet 118 utsatts efter skrubbningen fOr strippning med en strippvatska 135 innefattande vatten eller en utspadd saltsyralosning. En strippningsisoterm for extraherat jam kan ses i Fig. 20.

Resultatet av strippningen am en jarnlosning 137, i den foreliggande utforingsfornnen en jarnklorid.

Koncentrationen for den erhallna jarnkloriden under strippning beror pa den ursprungliga jarnladdningen i losningsmedlet 123, forhallandet mellan den organiska fasen och vattenfasen under strippning och antalet kontaktsteg. Koncentrationen av jam i stripplosningen 135 är allmant Over 40 g Fe/I och kan na Over 80 g Fe/I. Den erhallna jarnlosningen, har jarnkloridlosningen, är lamplig att aterforas sasom en kemikalie for fosforutfallning i reningsverk for avloppsvatten.

Efter selektiv extraktion av jam bestar den jarnutarmade matningslosningen 127 huvudsakligen av fosfor och mojligen aluminium och/eller kalcium, alla som klorider.

I en utforingsform utsatts den jarnutarmade matningslosningen 127 fOr ett fosforextraktionssteg grundat pa vatske-vatske-extraktion. Delar av denna utforingsform, i samband med fosforatervinningssektionen 140 illustreras i ett blockschema i Fig. 21. I denna utforingsform innefattar fosforatervinningssektionen 140 en fosforsyraextraktor 150, en skrubber 155 och en fosforsyrastrippare 160. Den jarnutarmade losningen 127 tillhandahalls till ett inlopp till fosforsyraextraktorn 150. Ett losningsmedel 151 anvands fOr att selektivt extrahera fosfor. Losningsmedlet 151 som anvands i foreliggande utforingsform baserar sig ocksa pa tributylfosfat men vid en hogre koncentration jamfort med Fe-extraktionerL Koncentrationen av tributylfosfat är typiskt sett omkring 80 volyms-% i alifatisk fotogen som ett spadningsmedel. Sasom en modifierare kan valfritt 1-2 volyms-`)/0 dodekanol tillsattas. 42 I den foreliggande utforingsformen fann man att tributylfosfat är eft lampligt losningsmedel for att separera fosforsyra fran aluminium och kalcium. Tabell 14 visar att fosforsyra selektivt kan extraheras fran raffinatet efter jarnextraktion, dvs. den jarnutarmade matningslosningen 127, med mycket lag samextraktion av aluminium och kalcium.

(Alla koncentrationer ges i g/l) Ursprung Ursprung Ursprung Raffinat Raffinat Raffinat Al Ca P Al Ca P 9,32 64,4 46,61 9,64 63,7 35,4 9,82 67,6 48,69,96 67,1 37,54 9,76 66 47,57 9,66 62,3 34,89 9,77 68,2 49,18 9,99 65,6 36,46 6,23 66,7 48,6,49 67,8 34,91 6,04 67,9 49,06,19 67,4 34,8 6,03 67 48,6,26 67,7 34,0 6,11 68,1 48,86,29 67,9 34,09 Tabell 14. Amnessammansättning for matningslosning och raffinat efter extraktion av fosforsyra fran en aluminiumkloridlosning med anvandning av ett losningsmedel bestaende av 80 % TBP i fotogen vid ett forhallande aq/org-fas av 1.

Extraktion av fosforsyra är valdigt effektivt sasonn kan ses fran extraktionsisotermen i Fig. 22. Extraktion av fosforsyra fordrar vanligtvis mellan 3 till 6 kontaktsteg. Resultatet ar ett losningsmedel laddat med fosforsyra 152 och en fosforutarmad matningslosning 156.

I den foreliggande utforingsformen matas losningsmedlet med fosforsyra 152 till skrubbern 155. En skrubbningslosning 153 tillhandahalls till ett inlopp till skrubbern fOr avlagsnande av samextraherat kalcium i losningsmedlet laddat med fosforsyra 152, Ett skrubbat losningsmedel 158 tillhandahalls till fosforsyrastripparen 160, och en skrubbningslosning laddad med kalcium 154 extraheras.

I en alternativ utforingsform kan skrubbern 155 utelamnas, i synnerhet am koncentrationen for kalcium ar lag i matningslosningen. 43 I utfOringsformen i Fig. 21 kan fosforsyra darefter aterextraheras fran det skrubbade losningsmedlet 158 med en vattenlosning 161, t.ex. vatten, for att producera en renad fosforsyra 162. Det fosforutarmade losningsmedlet 163 Aterfors genom ett aterforselarrangemang 164 for att anvandas I fosforsyraextraktorn 150 for ytterlig are extraktion.

Det finns flera viktiga fordelar med den ovan beskrivna vatske-vatske-extraktionsprocessen.

Mojligheten att anvanda samma losningsmedel (tributylfosfat) for bade extraktion av jam och fosforsyra är mycket fordelaktig. Ett vanligt problem under vatske-vatske-extraktion som anvander tv8 olika losningsmedel i efterfoljande extraktioner ar att extraktionslosningsmedlet nedstroms med tiden blir kontaminerat med losningsmedlet uppstroms, vilket kan leda till allvarliga driftsproblem. Eftersom losningsmedlet som anvands for de tva pa varandra foljande extraktionsstegen enligt utfOringsformen presenterad ham ovan har samma ingredienser men endast i olika koncentrationer, finns inget problem med kontaminering av ett losningsmedel med det andra.

En tillkommande fordel av att anvanda tributylfosfat for jonextraktion jamfort med anvandningen av andra 15sningsmedel sasom aminer ar att tributylfosfat kan strippas med vatten, vilket är mycket kostnadseffektivt. I kontrast dartill fordrar losningsmedel sasom aminer anvandning av bade bas och syra for strippning.

I den foreliggande utforingsformen omvandlas den renade fosforsyran 162 till en fosfatforening 141, t.ex. *on lamplig saltform, i en fosfatutfallare 165 genom tillsats av lampliga katjoner 166. Dikalciumfosfat av foderkvalitet kan produceras genom utfallning med kalk. Alternativt kan fosforsyra I losningsmedlet extraheras direkt som ammoniumfosfat genom att tillhandahalla ammoniuminnehallande losningar till fosfatutfallaren 165. Detta kan t.ex. utfOras enligt de processer och arrangemang som visas i de publicerade internationella patentansokningarna WO 2010/138045 och WO 2008/115121.

I en alternativ utforingsform kan den renade fosforsyran 162 anvandas sasom en fosfatforening 141B tillhandahallen vid ett utlopp 142, sasom indikeras med de streckade linjerna I Fig. 21.

I Fig. 23 illustreras ett flodesdiagram Over ett steg 280 for atervinning av fosfatforeningarna fran namnda jarnutarmade losning enligt de ovan presenterade riktlinjerna. Processen am avsedd som en 44 fortsattning pa steg 270. Steg 280 for atervinning av namnda fosfatforeningar fran den jarnutarmade lOsningen innefattar i sin tur steg 281, i vilket fosforsyra extraheras fran den jarnutarnnade matningslosningen med ett andra organiskt losningsmedel, vilket ger upphov till en fosforutarmad matningslosning. Det andra organiska losningsmedlet innefattar tributylfosfat och foretradesvis en modifierare och ett spadningsmedel. Det andra organiska losningsmedlet har en hogre koncentration av tributylfosfat an det forsta organiska losningsmedlet. Det andra organiska losningsmedlet har foretradesvis en koncentration av tributylfosfat mellan 70 och 100 volyms-`)/0. Modifieraren i det andra losningsmedlet ar foretradesvis dodekanol. Spadningsmedlet i det andra organiska losningsmedlet är foretradesvis fotogen. I steg 282 skrubbas det andra organiska losningsmedlet laddat med fosforsyra for att avlagsna eventuella samextraherade mangder av kalcium. I steg 283 strippas den extraherade fosforsyran fran det andra organiska losningsmedlet genom en vattenlosning. Det andra organiska losningsmedlet aterfors i steg 284, efter strippningen av den extraherade fosforsyran, for att anvandas for steget 281 att extrahera fosforsyra. Processen är avsedd att fortsatta med steg 290 (sasom komnner att beskrivas nedan) eller steg 299.

I en alternativ utforingsform kan steg 282 utelamnas.

I en utfOringsform, dar en aluminiuminnehallande ursprunglig matningslosning anvands, bestar typiskt sett efter extraktion av fosforsyra matningslosningen av aluminiumklorid och kalciumklorid. Enligt den foreliggande utforingsformen som illustreras av delblockschemat i Fig. 24, atervinns aluminium frail raffinatet 156 genom kemisk utfallning i en aluminiumavlagsningssektion 170. Allmant kan vilken alkalikemikalie 171 som heist tillsattas till den fosforutarmade matningslosningen 156, vilken fors in till alunniniumavlagsningssektionen 170, fOr att falls ut aluminium som huvudsakligen aluminiumhydroxid, De mest lampade kemikalierna är kalk (Ca(OH)2), natriumhydroxid (Na0H) och ammoniak (NI-13).

Utfalld aluminiumhydroxid 173 separeras av ett filter 172, vilket resulterar i en aluminiumutarmad losning 174.

Nar man fallde ut aluminium fran en aluminiumkloridlosning, fann man att pH maste vara neutralt eller alkaliskt for att erhalla en filtrerbar aluminiumutfallning. Vid ett surt pH bildas en gel, vilken g6r processen icke-fungerande. Exempel 1 till 3 beskrivna nedan demonstrerar utfallning av aluminiumhydroxid fran aluminiumklorid genom att anvanda kalk, natriumhydroxid eller ammoniak.

I exempel 1, neutraliserades en losning innehAllande 50 WI AlC13 med Ca(OH)2 till ett pH av 9,2. Den filtrerbara utfallningen hade samnriansattningen av 9 vikts-% Al och 11 vikts-% Ca. Losningen efter fallningen hade ett aluminiuminnehall av 0,00012 g/I Al.

I exempel 2, neutraliserades en losning inneh5llande 30 g/I Al i form av AlC13 med NaOH till ett pH av ,2. Den filtrerbara utfallningen hade sammansattningen av 10,23 vikts-% Al och 0,016 vikts-% Ca. Losningen efter fallningen hade ett aluminiuminneh8llav 0,012 g/I Al.

I exempel 3, neutraliserades en losning inneh6llande 50 g/I AlC13 med koncentrerad vattenlosning av ammoniak i overflod. Den filtrerbara utfallningen hade sammansattningen av 12 vikts-% Al och 0,16 vikts-% Ca.

Utfalld aluminiumhydroxid 173 kan omvandlas till en lamplig saltform sasom aluminiumsulfat eller aluminiumklorid genom tillsats av svavelsyra respektive saltsyra. Aluminiumsulfat eller aluminiumklorid är lampliga till att anvandas som kemikalier for fosforutfallning i reningsverk fOr avloppsvatten.

I en sarskild utforingsform, om kalk anvandes som alkalikemikalie 171 for aluminiumutfallning, !Des* lOsningen 174 efter utfallning huvudsakligen av kalciumklorid. Kalciumkloridlosningen kan sedan aterfOras i processen sasom en kalciumkalla for att erhalla en utsaltningseffekt under extraktion av jamn och fosforsyra, sa'som beskrivits vid are ovan.

Eftersom aluminiumutfallning fordrar ett Mgt pH kan det vara fordelaktigt i en sarskild utforingsform att aterfora en del av den sura losningen, dvs. den fosforutarmade matningslosningen 156 efter extraktion av fosforsyra tillbaka till en upplosningsreaktor, t.ex, den andra lakningsreaktorn 115 (Fig. 15).

Uppbyggnad av kalcium i den cirkulerande losningen kan sedan kontrolleras genom en tappning 17 (Fig. 24), vilken huvudsakligen är sammansatt av kalciumklorid. Kalciumet i tappningen 175 kan fallas ut som gips genom tillsats av svavelsyra. Om koncentratorn 2 (Fig. 1) och atervinnaren 3 (Fig. 1) är sam-placerade kan detta goras genom att aterfora tappningen 175 till gipsutfallningen i koncentratorn 2 (Fig. 1). Alternativt kan kalciuminnehAllet kontrolleras genom tillsats av svavelsyra direkt till kalciumkloridlosningen 174.

I Fig. 25 illustreras ett flodesdiagram Over steg for 6tervinning av aluminiumforeningar fr6n den fosforutarmade matningslosningen enligt de ovan presenterade riktlinjerna. Processen är avsedd som 46 en fortsattning pa steg 280. I steg 290 tillsatts en bas till atminstone en del av den fosforutarmade matningslosningen for att erhalla ett neutralt eller alkaliskt pH, vilket orsakar att en aluminiumforening, i denna utforingsform aluminiumhydroxid, falls ut. Foretradesvis innefattar basen som tillsatts till den fosforutarmade losningen atminstone en av kalk, natriumhydroxid och ammoniak. I steg 291 separeras den utfallda aluminiumforeningen, i denna utforingsform aluminiumhydroxiden, Iran den fosforutarmade lOsningen, vilket ger upphov till en aluminiumutarmad matningslosning. I en foredragen utforingsform, finns Oven ett Stag 292, i vilket den del av den fosforutarmade matningslosningen, som inte anvands i steget att separera utfalld aluminiumhydroxid, anvands for att tillhandahalla matningslosningen innefattande jarnfosfater. I en f6redragen utforingsform finns ocksa ett steg 293, i vilket atminstone en del av den aluminiumutarmade matningslosningen aterfors till matningslosningen innefattande jarnfosfater fore extraheringen av jam. I en foredragen utforingsform firms aven stegen 294-296. I steg 294 extraheras atminstone en tappningslosning Iran den aluminiumutarmade matningslosningen. I steg 295 tillsatts svavelsyra till tappningslosningen, vilket orsakar att gips falls ut. I steg 296 separeras utfalld gips fran tappningslosningen. Processen Or avsedd att fortsatta med steg 299.

I en alternativ utforingsform kan aluminium avlagsnas genom utfallning som aluminiumfosfat. Arrangemanget i Fig. 24 kan nastan anvandas Oven f6r denna utforingsform. men emellertid, tillsattningen av alkalikemikalien 171 Or utbytt mot en tillsats av kalciumfosfat och eventuellt en bas. Dessa tillsatser Or gjorda far att astadkomma ett surt pH aver 1,5. Vid dessa villkor falls aluminium ut som aluminiumfosfat. Det utfallda aluminiumfosfatet kan darefter separeras fran den fosforutarmade losningen, vilket ger upphov till en alunniniumutarmad matningslosning. I analogi med vad som beskrivits innan, i en fOredragen utf6ringsform, aterfors den fosforutarmade matningslosningen som inte anvands i separeringen av utfallt aluminiumfosfat f6r att anvandas i tillhandahallandet av den ursprungliga matningslosningen.

Ett forfarande enligt dessa ideer om utfallning av aluminium som fosfat kan utforas i grunden enligt stegen i Fig. 25, med steget 290 modifierat till att innefatta tillsats av kalciumfosfat och eventuellt en bas.

Aven om, enligt uppfinningen, tungmetaller foretradesvis avlagsnas genom sulfidutfallning i koncentratordelen av arrangemanget/processen, finns ocksa mojligheter for avlagsnande av tungmetaller senare, i atervinningsdelen av arrangemanget/processen. 47 Till exempel, fosfor kan i koncentratorn fallas ut i tv5 fraktioner; en forsta fraktion vid pH <3,5 i form av trevart jarnfosfat och aluminiumfosfat utan signifikant samutfallning av tungmetaller, och en andra fraktion vid pH > 3,5 i form av kalciumfosfat eller tv8vart jarnfosfat med signifikant samutfallning av tungmetaller. Den forsta fraktionen kan Visas upp i saltsyra och behandlas for extraktion av trevOrt jam och foretradesvis foljd av extraktion av fosforsyra i de arrangemang och metoder som beskrivits ovan.

Den andra fraktionen loses i en utforingsform upp separat i saltsyra. Matningslosningen frAn upplosning av den andra fraktionen bestAr av upplost kalciumfosfat eller tv8vart jarnfosfat med ett signifikant, eller knninstone inte forsumbart, innehall av tungmetaller. Matningslosningen behandlas darfor foretradesvis for avlOgsnande av tungmetaller i Atervinningsprocessen.

Flera alternativ finns f6r avlagsnande av tungmetaller. I ett forst alternativ avlagsnas tungmetaller genom sulfidutfallning fran matningslosningen vid pH < 4 innan extraktionen av fosfor. I ett andra alternativ extraheras tungmetaller selektivt i form av kloridkomplex frAn matningslosningen genom vOtske-vatske-extraktion genom att anvOnda lampliga losningsmedel sasom tributylfosfat eller aminer innan fosforextraktion. I ett tredje alternativ till8ts tungnnetallerna att samextraheras tillsammans med fosforsyra i form av kloridkomplex genom anvOndning av tributylfosfat s8som ett losningsmedel. Efter aterextraktion av fosforsyra kan tungmetaller avlagsnas fran stripplosningen genom utfallning i form av fosfater genom att tillsatta en bas s8som kalk, ammoniak osv. Tungmetaller kan ocksa fallas ut fr8n stripplosningen som sulfider genom att tillsOtta en sulfidkalla.

Det Or kant enligt den publicerade internationella patentansokan WO 03/000620 att behandla en Aterstod fran superkritisk vattenoxidering av slam med alkali, t.ex. natriumhydroxid, for att lOsa upp fosfor, fop av utf011ning av fosfor fran den erhallna laklosningen med kalk. Emellertid kan detta angreppssatt inte tillampas med hog effektivitet pa slamaskor. Orsaken Or att slamaska vanligtvis har ett hogt kalciuminnehall i forhallande till fosfor. Kalciumfosfat Or olosligt i alkali vilket betyder att fosforkervinningsgrader med upplosning av slamaska i alkali vanligtvis Or mycket lag.

Till exempel, tabell 15 visar Ornnessammansattningen for laklosning och kerstod erh8lIna fran upplosning av aska E i en molar natriumhydroxid vid ett foralande mellan vatska och fast fas av 6.

Fr`an tabell 15 kan man se att fosforkoncentrationen i laklosningen (0,59 g/l) motsvarar en fosforupplosningseffektivitet av endast 8,9 % (P-inneh811 i aska E Or 3,96 %, se tabell 1). Vidare Or jarninnehallet i aterstoden endast 8,6 % och fosfor anrikas i kerstoden och nar 5 vikts-%. Eftersom 48 tungmetaller inte loses upp av alkali koncentreras de i aterstoden. AlIts& forutom en mycket lag fosforatervinningsgrad bildas stora mangder fororenade aterstoder vilka är svara att finna flagon anvandning for. Vidare kan aterstoden inte behandlas for atervinning av jam som en utfallningskemikalie. Om aterstoden loses upp i en syra kommer bade fosfor och jam att losas upp vilket betyder att den erhallna upplosta jarnlosningen kommer att ha ett h6gt fosforinnehall (vanligtvis hogre koncentration av fosfor pa mol-basis jamfort med jam). Daft kan inte upplost jam anvandas for fosforutfallning i reningsverk for avloppsvatten.

Enligt en utforingsform, bearbetas slamaska pa ett satt pa vilket alla de ovan namnda nackdelarna utelamnas. Processen mojliggor atervinning av jam, fosfor och aluminium med en mycket hog effektivitet. Angreppssattet baserar sig pa en nnatningslosning som innefattar fosfatjoner och aluminiumjoner. Detta kan astadkommas, t.ex, genom att lOsa upp en mellanliggande utfallning i alkali. For att processen ska vara effektiv b6r den mellanliggande utfallningen da ha ett lagt kalciuminnehall. Detta kan erhallas genom att behandla slamaskan enligt delutfOringsformer beskrivna tidigare i beskrivningen. mg/L Ca P Mg Na Fe Al Mn K S Lak- losning 0,689 599 <0,1 3203 2,124 199,9 0,1436 1101,337 g/kg Ca P Mg Na Fe Al Mn K S Aterstod 80,12,4 36,33 86,7 8,57 2,293 17,31,896 Tabell 15 Amnessammansattning for laklosning och aterstod erhallna genom lakning av aska E med 1M NaOH vid ett forhallande vatska till fast fas av 6:1.

I Fig. 26, ett schematiskt blockschema for en utforingsform av ett arrangemang 180 for atervinning av fosfor och aluminium och mojligen jam. En fosforutfallning 181 matas in till en upplosningsreaktor 182. Sasom kommer att diskuteras vidare nedan kan denna fosforutfallning 181 var den tidigare namnda fosforinnehallande utfallningen 10 (Fig. 1), eller en intern utfallning inom atervinnaren. 49 Fosforutfallningen 181 loses upp i en alkalisk lOsning i upplosningsreaktorn 182. Den alkaliska losningen erhalls genom att till upplosningsreaktorn 182 tillsatta ett alkali 183 sasom natriumhydroxid eller kaliumhydroxid. Tillsats av ett alkali 183 gars for att erh61Ia ett pH > 9, foretradesvis > 12, i upplosningsreaktorn 182.

I en sarskild utf6ringsform ar forhallandet mellan vatskan (I) och den fasta fasen (kg) i upplosningsreaktorn 182 foretradesvis mellan 2 och 50, mer foretradesvis mellan 3 och 20. Upplosning ager rum vid rumstemperatur. Upplosningstiden ar vanligtvis mellan 15 och 120 minuter.

I utforingsformen i Fig, 26 separeras den erh6lIna 6terstoden 185 frk den utg6ende laklosningen 186 genom en lamplig fast fas/vatske-separator 184, t.ex. ett filter.

Tabell 16 visar amnessammansattningen for en aterstod 185 erhallen genom upplosning i alkali, har natriumhydroxid, av en mellanliggande fosforutfallning 181 med ursprung frk aska E. Jarninneh6llet i 6terstoden 185 motsvarar 55,8 vikts-% och fosforinnehallet endast 1,8 %. Effektiviteten for fosforupplosningen var 97,2 %. Det hoga jarninnehAllet i forhallande till fosfor gor aterstoden till ett lampligt ramaterial f6r produktion av koaguleringsmedel. Dessutom avlagsnades tungmetaller innan bildandet av den mellanliggande utfallningen 181, vilket mojliggor atervinning av jam utan signifikant innehall av tungmetaller. g/kg Ca P Mg Na Fe Al Mn K S Jarnhydroxid 42,29 18,09 2,637 50,1 558 2 1,050,870,1106 Tabell 16. Amnessammansattning for jarnhydroxid erhallen genom upplosning av en mellanliggande utfallning med ursprung i aska E i 1M NaOH vid ett forh6llande vatska till fast fas av 6:1.

Aterstoden 185 kan behandlas med svavelsyra eller saltsyra vilket bildar jarnsulfater eller jarnklorider, vilka ar lampliga for anvandning som utfallningskemikalier i reningsverk for avloppsvatten.

Laklosningen 186 efter filtrering av aterstoden 185 bestar i den foreliggande utforingsformen av huvudsakligen upplost fosfor och aluminium och katjonerna for det tillsatta alkalit. Kalk 188 tillsatts till laklosningen 186 i en mixningsvolym 187. Kalken 188 tillsatts i en mangd tillracklig for utfallning av atminstone en del av den uppl6sta fosforn i form av kalciumfosfat 190. Det utfallda kalciumfosfatet 190 separeras fran den utgaende lOsningen 191 med en lamplig fast fas/vatske-separator 189, typiskt sett ett filter.

Tabell 17 visar amnessammansattningen far kalciumfosfat 190 erhallen genom tillsats av kalk till en alkalisk laklosning fran en mellanliggande utfallning 181 med ursprung fran asks E. Fosforkoncentrationen i kalciumfosfatet 190 var onnkring 15 vikts-% och tungmetallinnehallet var mycket lagt (se tabell 17). Kalciumfosfat 190 kan anvandas sonn fosfatravara eller f6r produktion av godningsmedel. g/kg Ca P Mg Na Fe Al Mn K Kalcium-fosfat 519 147.8 2.42 2.98 5.71 1.69 0.01 0.12 S Cr Co Ni Cu Zn Cd Pb Kalcium-fosfat 0.111 0.0184 0.326 0.0018 0.0051 0.204 2.45.- 0.0114 Tabell 17. Amnessammansattning av kalciumfosfat erhallen genom att tillsatta kalk till en alkali-laklosning med ursprung fran en mellanliggande utfallning fran asks i 1M NaOH vid ett forhallande mellan fast fas och vatska av 6:1.

Efter utfallning av kalciumfosfat 190 med kalk 188 har losningen 191 en hog pH-niva och atminstone en delstrom kan valjas att aterforas 192 till upplosningsreaktorn 182.

I den foreliggande utforingsformen halls aluminiumkoncentrationen i den cirkulerande losningen pa en konstant niva genom att avlagsna aluminium i en tappning 193. Tappningen 193 behandlas med en syra 195 i en aluminiumavlagsningsvolym 194. Syran 195 tillsatts i en mangd fOr att sanka pH for lOsningen till under pH 12, foretradesvis under pH 10, vilket resulterar i utfallning av aluminiumhydroxid 197. Utfalld aluminiumhydroxid 197 separeras fran den utarmade tappningslosningen 198 med en lamplig fast fas/vatske-separator 196, typiskt ett filter. 51 Om syran 195 är en mineralsyra, sasom svavelsyra, dA bestar den neutraliserade tappningslosningen 198 huvudsakligen av katjonen fran det tillsatta alkalit i form av sulfat. Den neutraliserade tappningslosningen 198 kan slappas ut eller anvandas fOr ytterligare bearbetning. Om syran 195 är en gasformig koldioxid, dá bestar den neutraliserade tappningslosningen 198 huvudsakligen av katjonen fran det tillsatta alkalit i form av karbonat. I ett s8dant fall kan kalk 199 darefter tillsattas till den neutraliserade tappningslosningen 198 i en blandningsvolym 170, vilket resulterar i utfallningen av kalciumkarbonat 178 och regenerering av de upplosta katjonerna fran det tillsatta alkalit fran en karbonatform till en hydroxidform. Det utfallda kalciumkarbonatet 178 separeras fr8n losningen med en lamplig fast fas-vatske-separator 177. Losningen 179 efter separation av kalciumkarbonat 178 aterfors till upplosningsreaktorn 182 som en alkalikalla. PA det sattet behovs tillsats av alkali 183 endast for att kompensera for forluster eftersom systemet baserar sig pa sluten atercirkulering av alkalisk losning.

Utfalld aluminiumhydroxid 197 kan omvandlas till en lamplig saltform sasom aluminiumsulfat eller aluminiumklorid genom tillsats av svavelsyra respektive saltsyra, i analogi med tidigare beskrivning.

Fig. 27 illustrerar ett flodesdiagram Over steg for en del av en utforingsform av ett forfarande for atervinning av fosfor och aluminium och mojligen jam. Processen borjar i steg 300. I steg 302 15ses utfallt fosfat upp genom en alkalisk losning till en andra laklosning. Den alkaliska losningen är foretradesvis natriumhydroxid eller kaliumhydroxid. Det utfallda fosfatet är foretradesvis utfallda fosfatforeningar sasom erholls i steg 225 (Fig.2) eller utfallt aluminiumfosfat fran samlingen 251 (Fig. 13) av aktiviteter for atervinning av fosfatforeningar. I steg 306 tillsatts kalk till den andra laklosningen, vilket orsakar utfallning av kalciumfosfat. I steg 308 separeras utfallt kalciumfosfat fran den andra laklosningen. Efter steget 308 att separera utfallt kalciumfosfat Aterfors den andra laklosningen i steg 310 for att anvandas i upplosningssteget 302.

I en sarskild utforingsform, dam det utfallda fosfatet innefattar jam innefattar forfarandet vidare ett steg 304, fore steget 306 att tillsatta kalk, i vilket jarnhydroxid filtreras fran den andra laklosningen.

I en foredragen utforingsform innefattar forfarandet vidare ett steg 312, i vilket en syra tillsatts till atminstone en avledd del av den andra laklosningen. Detta steg utfors efter steget 308 att separera utfallt kalciumfosfat. Tillsatsen av syra orsakar utfallning av aluminiumhydroxid. Syran 195 tillsatts foretradesvis i en mangd for att sanka pH fOr losningen till under pH 12, foretradesvis under pH 10. I 52 steg 314 separeras den utfallda aluminiumhydroxiden fran den avledda delen av den andra laklosningen.

I det fall dar tillsatsen av syra innefattar tillsats av kolsyra eller gasformig koldioxid, innefattar forfarandet foretradesvis ytterligare steg. I steg 316 tillsatts kalk till den avledda delen av den andra laklosningen efter steg 314 att separera den utfallda aluminiumhydroxiden. Tillsatsen av kalk orsakar utfallning av kalciumkarbonat. Det utfallda kalciumkarbonatet separeras i steg 318 frail den avledda delen av den andra laklosningen. Den avledda delen av den andra laklosningen aterfors, efter separationen av det utfallda kalciumkarbonatet i steg 318, for att anvandas i upplosningssteget 302, 1 osasom illustreras av steg 320. Processen slutar i steg 329.

I utforingsformerna beskrivna ovan antogs kallan av fosforutfallning 181 komma fran koncentratorn 2 (Fig. 1). Emellertid at' ocksa andra utforingsformer mojliga, sasom har indikerats. Atervinningen av aluminium i en vardefull form genom kemisk utfallning kan anvandas till vilken utfallning som helst som innefattar fosfor, aluminium och mojligen jam.

Enligt en utforingsform kan forst en mellanliggande utfallning bearbetas med en vatske-vatskeextraktion av jam och sedan utfallning av en fosforutfallning 181 och efterfoljande upplosning i alkali. I en sadan utforingsform kan arrangemanget 180 for atervinning av jam, fosfor och aluminium anvandas som fosforatervinningssektionen 140 (Fig. 14).

Fig. 28 illustrerar schematiskt ett blockdiagram av en utforingsform av en atervinnare 3 baserad pa s5dana 'deer. Tillhandahallandet av matningslosningen och jarnextraktorsektionen 120 drivs pa liknande s5tt som beskrevs tidigare och kommer inte att beskrivas igen. En matningslosning 127, atminstone delvis utarmad pa jam, tillhandahalls darigenom fran jarnextraktorsektionen 120.

Matningslosningen 127 eller raffinatet bestar huvudsakligen av fosfor, aluminium och kalcium som klorider.

Matningslosningen 127 tillhandahalls till en blandningsvolym 145A i fosforatervinningssektionen 140.

Kalk 146 tillsatts till raffinatet eller matningslosningen 127 for att justera pH, foretradesvis till en niva av mellan1,5 och 4, mer foretradesvis mellan pH 2 och pH 3. Aluminium och jam (om det finns nagra kvarvarande mangder narvarande) falls ut i form av huvudsakligen aluminiumfosfat 181, vilket 53 avlagsnas fran den kvarvarande losningen 148 med en lamplig fast fas/vatske-separator 147A, t.ex. ett filter.

Efter avlagsnande av aluminiumfosfat 181 tillsatts mer kalk till losningen, i en blandningsvolym 145B, for att justera pH vidare till en niva av mellan pH 4 och pH 7, foretradesvis mellan pH 4 och pH 5.

Denna 6kning i pH resulterar i utfallningen av kalciumfosfat 149, vilket avlagsnas fran losningen med en lamplig fast fas/vatske-separator 147B, t.ex. ett filter.

Sava' blandningsvolymerna 145A och 145B som fast fas/vatske-separatorerna 147A och 147B kan 1 (3tillhandahallas som separata fysiska enheter. I alternativa utforingsformer kan blandningsvolymerna 145A och 145B och/eller fast fas/vatske-separatorerna 147A och 147B kombineras till en och samma enhet, dar blandnings- och separeringsoperationerna utf6rs separerade i tid.

Kalciumfosfatet 149 kan anvandas som matningsfosfat eller f6r godningsmedelsproduktion.

Losningen efter utfallning av kalciumfosfat bestar huvudsakligen av kalciumklorid och kan aterforas sasom en kalciumkloridkalla 144 till t.ex. en upplosningsreaktor i arrangemanget 110 for tillhandahallande av en matningslosning.

Uppbyggnad av kalcium i den cirkulerande losningen kontrolleras av en tappning sammansatt av huvudsakligen kalciumklorid, enligt ideerna som presenterades i samband med Fig. 25. Kalciumet i tappningen falls sedan ut som gips genom tillsats av svavelsyra. Alternativt kan kalciuminnehallet kontrolleras genom tillsats av svavelsyra direkt till kalciumkloridlOsningen.

Aluminiumfosfatutfallningen 181 leds till arrangemanget 180 for atervinning av fosfor och aluminium och mojligen jam. Processerna inom arrangemanget 180 foljer samma principer som diskuterats ovan.

En utfOringsform av ett forfarande motsvarande de ovan diskuterade ideerna kan betraktas som forfarandet enligt Fig. 27 som steg 280 i Fig. 13, med nagra fa tillkommande steg. Dessa steg illustreras i Fig. 29. Matningslosningen antas innefatta aluminium. Delprocessen är sedan avsedd att fortsatta pa steg 270. I steg 330 tillsatts en bas till den jarnutarmade matningslosningen for att erhalla ett pH > 1,5, foretradesvis mellan 2 och 3. Sadan tillsats orsakar att aluminiumfosfat falls ut. I steg 332 separeras utfallt aluminiumfosfat fran den jarnutarmade losningen, vilket ger upphov till en aluminium- och 54 jarnutarmad matningslosning. Delprocessen avses sedan att fortsatta med steg 302 (fig. 27). FOretradesvis innefattar fOrfarandet ayen ett steg 334, i vilket kalk tillsatts till den aluminium- och jarnutarmade matningslOsningen f6r att erhalla ett pH mellan 4 och 5. Detta orsakar att kalciumfosfat falls ut. I steg 336 separeras det utfallda kalciumfosfatet fran den aluminium- och jarnutarmade matningslosningen. Delprocessen avses sedan fortsatta med steg 260 och/eller 294 (Fig. 13, 25).

I en alternativ utforingsform kan utfallningen av fosfor med kalk, beskriven har ovan, bytas ut mot extraktion med tributylfosfat enligt tidigare utforingsformer.

En av de fordelaktiga aspekterna av den allmanna processen visad har är att processen kan delas in i tva delar (sasom illustreras av Fig. 1). De tva delarna av processen kan, om sa onskas, drivas oberoende av varandra, och till och med pa olika platser. Till exempel, den forsta delen av processen som baserar sig pa endast kemisk utfallning och filtrering kan placeras nara slamaskekallor medan den koncentrerade fosforutfallningen kan transporteras till en annan plats for vidare bearbetning. Pa detta satt kan en enda anlaggning for bearbetning av jarn/aluminiumfosfat ta emot ramaterial (mellanliggande utfallningar) fran flera mindre anlaggningar for slamaskebearbetning. Pa det sattet kan transportkostnader reduceras pa grund av transport av en nnellanliggande utfallning med ett hogre fosforinnehall jamfort med aska.

De tva "delarna" kan emellertid ocksa tillhandahallas tillsammans, I Fig. 30 illustreras en utf6ringsform av ett system 1 for produktion av fosfatforeningar. En lakningsreaktor 20 f6r aska är anordnad f6r att losa upp ett ramaterial 4 innefattande slamaska 29 i saltsyra 23. Slamaskan 29 innefattar fosfor och atminstone ett av jam och aluminium. En aterstodsseparator 25 är ansluten till ett utlopp 22 fran lakningsreaktorn 20. Aterstodsseparatorn 25 är anordnad f6r att separera olosbara aterstoder 8 fran lakningsreaktorn 20 for aska, yilket darmed bildar en forsta laklosning 26. Den forsta laklosningen 26 har ett molforhallande mellan fosfor och en summa av trevart jam och aluminium. Systemet innefattar organ 30 f6r reglering av molforhallandet att vara storre an 1. Ett basiblandningsarrangemang 40 är anslutet efter ett utlopp fran aterstodsseparatorn 25. Basiblandningsarrangemanget 40 är anordnat for att tillsatta en bas 6 till den forsta laklosningen. Detta orsakar utfallning av fosforforeningar innefattande jam och/eller aluminium fran den forst laklosningen 26. En fosfatseparator 45 är ansluten till ett utlopp 42 fran basiblandningsarrangemanget 40. Fosfatseparatorn 45 ar anordnad for att avskilja de utfallda fosfatforeningarna 10 fran den forsta laklosningen 46. Ett svaveliblandningsarrangemang 50 am anslutet efter ett utlopp 47 for den forsta laklosningen 46 fran fosfatseparatorn 45.

Svaveliblandningsarrangemanget 50 är anordnat for att tillsatta svavelsyra 7 till den forsta laklOsningen 46, vilket orsakar utfallning av sulfatforeningar 9. En sulfatseparator 55 är ansluten till ett utlopp 52 fran svaveliblandningsarrangemanget 50. Sulfatseparatorn 55 är anordnad for att separera de utfallda sulfatforeningarna 9 fran den forsta laklosningen 56. Ett aterfOrselarrangemang 60 är anslutet mellan ett utlopp 57 fr5n sulfatseparatorn 55 och ett inlopp 24 till lakningsreaktorn 20 for aska.

AterfOrselarrangemanget 60 ar anordnat for att aterfora atminstone en del av laklosningen 56.

Systemet innefattar vidare ett arrangemang 110 for tillhandahallande av en matningslosning innefattande jarnfosfater. Arrangemanget far tillhandh5llande av en matningslosning har en lakningsreaktor 115 for fosfatforeningar, ansluten till ett utlopp 44 fOr utfallda fosfatforeningar 10 fran fosfatseparatorn 45. Lakningsreaktorn 115 for fosfatforeningar är anordnad for att losa upp de utfallda fosfatforeningarna 10 till en andra laklosning, vilken bildar matningslasningen 111 innefattande jarnfosfater. Den andra laklosningen är eventuellt behandlad genom filtrering for att avlagsna olOsbart material. En jarnextraktorsektion120 är ansluten till ett utlopp fr5n arrangemanget 110 fOr tillhandahallande av en matningslosning. Jamextraktorsektionen 120 är anordnad fOr att extrahera jamn frAn matningslosningen 111 med ett forsta organiskt losningsmedel 121 innefattande tributylfosfat, en modifierare och ett spadningsmedel, vilket ger upphov till en jamutarmad matningslosning. Det fOrsta organiska lOsningsmedlet 121 har ett forsta tributylfosfatinneh511. Jarnextraktorsektionen 120 är vidare anordnad for att strippa det extraherade jarnet fran det forsta organiska losningsmedlet genom att anvanda vatten eller en utspadd syra. Jarnextraktorsektionen 120 är vidare anordnad for att aterfora det forsta organiska losningsmedlet 133 efter strippningen for att anvandas for extraheringen av jam. En fosfat5tervinningssektion 140 am ansluten efter ett utlopp for den jarnutarmade matningslosningen 127 fr5n jarnextraktorsektionen 120. Fosfat5tervinningssektionen 140 är anordnad for atervinning av fosfatforeningar from den jarnutarmade matningslosningen 127.

Fig. 31 illustrerar ett flodesdiagram Over steg for en utforingsform av ett forfarande for produktion av fosfatforeningar. Processen borjar i steg 200. I steg 205 loses ett r5material innefattande slamaska upp i saltsyra. Slamaskan innefattar fosfor och 5tminstone ett av jam och aluminium, I steg 210 separeras olosbara aterstoder frail upplosningssteget, vilket darmed bildar en forsta laklosning. Den fOrsta laklosningen har ett molforhallande mellan fosfor och en summa av trevart jam och aluminium.

Molforh5llandet regleras i steg 215 till att vara stone an 1. I steg 220 tillsatts en bas till den forsta laklOsningen, vilket orsakar utfallning av fosfatforeningar tan den forsta laklosningen. I steg 225 avskiljs de utfallda fosfatforeningarna fran den forsta laklosningen. Svavelsyra tillsatts i steg 240 till den forsta 56 laklosningen efter steg 225, vilket orsakar utfallning av svavelforeningar. I steg 245 separeras de utfallda svavelfOreningarna fr8n namnda laklosning. I steg 248 8terfors atminstone en del av laklosningen, efter steget 245 att separera de utfallda svavelforeningarna, sasom saltsyran i steg 205 for upplosning av slamaska.

I steg 260 bildas en matningslosning. Detta utf6rs genom steg 261, i vilket de utfallda fosfatforeningarna loses upp till en andra laklosning. Jam extraheras i steg 270 fran matningslosningen med ett fOrsta organiskt lOsningsmedel innefattande tributylfosfat, en modifierare och ett spadningsmedel, vilket ger upphov till en jarnutarmad matningslosning. Det forsta organiska losningsmedlet ham ett f6rsta tributylfosfatinnehall. I steg 275 strippas det extraherade jarnet fran det forsta organiska losningsmedlet genom att anvanda vatten eller en utspadd syra. Det forsta organiska lOsningsmedlet 8terfors i step 279 efter strippningen for att anvandas for steget 270 att extrahera jam. I steg 280 atervinns fosfatforeningar frail den jarnutarmade matningslosningen.

De detaljerade utforingsformerna beskrivna oven är endast n8gra exempel pa hur ett forfarande och arrangemang fOr bearbetning av aska fran forbrant avloppsslam kan anordnas. Som slutsats ska utforingsformerna beskrivna oven betraktas sonn illustrative exempel pa den foreliggande uppfinningen. Fackmannen inser att olika modifieringar, kombinationer och andringar kan gores i utforingsformerna utan att avlagsna sig fran onnfanget av den foreliggande uppfinningen. Omfanget for den foreliggande uppfinningen definieras emellertid av de medfoljande patentkraven. 57

Claims (24)

PATENTKRAV

1. Ett forfarande for koncentrering av fosfatforeningar, innefattande stegen: - upplOsning (205) av ett ramaterial innefattande slamaska, vilken innefattar fosfor och atminstone ett av jam och aluminium, i saltsyra; - separering (210) av olOsbara aterstoder fran namnda upplOsningssteg, vilket darmed bildar en forsta laklosning; vilken forsta laklosning har ett molforhallande mellan fosfor och en summa av trevart jam och aluminium; - reglering (215) av namnda molforhallande till att vara storre an 1; - tillsattande (220) av en bas till nannnda forsta laklosning, efter namnda steg att separera (210) olosliga aterstoder, vilket orsakar utfallning av fosfatforeningar innefattande atminstone ett av jam och aluminium fran namnda forsta laklosning; - avskiljande (225) av namnda utfallda fosfatforeningar fran namnda forsta laklosning; - tillsattande (240) av svavelsyra till namnda forsta laklosning efter namnda steg att avskilja (225) namnda utfallda fosfatf6reningar, vilket orsakar utfallning av sulfatforeningar; - separering (245) av namnda utfallda sulfatforeningar fran namnda forsta laklOsning; samt - aterfOrande (248) av atminstone en del av namnda laklosning efter namnda steg att separera (245) namnda utfallda sulfatfOreningar sasom namnda saltsyra i namnda steg att losa upp (205) slamaska.

2. Forfarandet enligt krav 1 kannetecknat av att namnda steg att reglera (215) namnda molforhallande innefattar atminstone ett av: - tillsattande av fosfor till namnda forsta laklosning under namnda steg att losa upp ett ramaterial; - tillsattande av fosfor till namnda forsta laklosning efter namnda steg att lOsa upp ett ramaterial; samt - tillsattande av fosfor till namnda ramaterial.

3. Forfarandet enligt krav 1 eller 2, kannetecknat av att namnda steg att losa upp (205) utf6rs vid ett pH under 2, fOretradesvis under 1,5.

4. FOrfarandet enligt nagot av kraven 1-3, kannetecknat av att namnda bas innefattar kalk. 58

5. FOrfarandet enligt nagot av kraven 1-4, kannetecknat av de ytterligare stegen: - tillsattande (212, 232) av sulfid till namnda forsta laklosning, vilket orsakar utfallning av tungmetallsulfider; samt - separering (213, 233) av namnda utfallda tungmetallsulfider frail namnda forsta laklosning.

6. ,Forfarandet enligt krav 5, kannetecknat av att narrinda steg att tillsatta (212) sulfid och att separera (213) namnda utfallda sulfider utfors fOre namnda steg att tillsatta (220) en bas till namnda foists laklosning.

7. FOrfarandet enligt krav 5, kannetecknat av att namnda steg att tillsatta sulfid (232) och att separera (233) namnda utfallda sulfider utfors efter namnda steg att avskilja (225) namnda utfallda fosfatfOreningar fran namnda forsta laklosning.

8. Forfarandet enligt nagot av kraven 1 till 7, kannetecknat av det ytterligare steget: - anpassning (214) av en jonproportion i namnda forsta laklosning, varvid ett forhallande mellan katjoner utfallbara som fosfatf6reningar och fosfatjoner Okas nar ett molinnehall av fosfat i namnda forsta laklosning ar hOgre an en molmangd som fOrvantas fallas ut i namnda steg att tillsatta en bas till namnda forsta laklosning, vilket behaller molforhallandet att vara stOrre an 1; vilket steg att anpassa (214) en jonproportion i namnda foists laklosning innefattar tillsattande (215) av atminstone ett av trevart jam och aluminium till namnda forsta laklosning innan namnda steg av att tillsatta (220) en bas till namnda forsta laklosning.

9. Forfarandet enligt krav 15, kannetecknat av aft namnda steg att anpassa (214) ett jonfOrhallande i namnda forsta laklosning innefattar tillsattande av ett oxideringsmedel (216) till namnda forsta laklosning innan namnda steg att tillsatta (220) en bas till namnda forsta laklosning, vilket far tvavart jam att oxideras till trevart jam.

10. Ett forfarande f6r atervinning av fosfatforeningar, innefattande stegen: - tillhandahallande (260) av en matningslosning innefattande jarnfosfater; - extrahering (270) av jam fr8n namnda matningslosning med ett forsta organiskt losningsmedel innefattande tributylfosfat, en modifierare och ett spadningsmedel, vilket ger upphov till en jarnutarmad matningslosning; 59 vilket fOrsta organiska losningsmedel har ett forsta tributylfosfatinnehall; - strippning (275) av namnda extraherat jam fran namnda forsta organiska losningsmedel genom anvandning av ett av vatten och en utspadd syra; - aterforande (279) av namnda forsta organiska lOsningsmedel efter namnda strippning for att anvandas till namnda steg att extrahera jam; samt - atervinning (280) av namnda fosfatf6reningar fran namnda jarnutarmade matningslosning; vilket fOrsta organiska losningsmedel har ett forsta tributylfosfatinnehall mellan 5 och 60 volyms-%, foretradesvis mellan 10 och 40 volyms-%; foretradesvis är namnda modifierare dodekanol, och mer foretradesvis i en koncentration av mellan 10 och 40 volyms-%; foretradesvis am namnda spadningsmedel alifatisk fotogen.

11. Forfarandet enligt krav 10, kannetecknat av att namnda steg att tillhandahalla (260) namnda matningslosning innefattar upplOsning (262) av fosfatforeningar, vilka innefattar jam och eventuellt aluminium, i saltsyra,

12. Forfarandet enligt krav 10 eller 11, kannetecknat av att namnda steg att atervinna namnda fosfatf6reningar frail namnda jarnutarmade losning i sin tur innefattar stegen: - extrahering (281) av fosforsyra fran namnda jarnutarmade losning med ett andra organiskt losningsmedel innefattande tributylfosfat, och foretradesvis en modifierare och ett spadningsmedel, vilket ger upphov till en fosforutarmad matningslosning; vilket andra organiska losningsmedel har en hogre koncentration av tributylfosfat an namnda forsta organiska losningsmedel; - strippning (283) av namnda extraherad fosforsyra fran namnda andra organiska losningsmedel genom en vattenlosning; samt - aterforande (284) av namnda andra organiska losningsmedel efter namnda strippning av namnda extraherad fosforsyra f6r att anvandas f6r namnda steg att extrahera fosforsyra; vilket andra organiska losningsmedel har en koncentration av tributylfosfat mellan 70 och 100 volyms-%; vilken modifierare i namnda andra organiska losningsmedel är dodekanol; vilket spadningsmedel i namnda andra organiska losningsmedel am fotogen. 60

13. Forfarandet enligt negot av kraven 10 till 12, kannetecknat av att namnda matningslosning vidare innefattar aluminium, varvid forfarandet innefattar de ytterligare stegen: - tillsattande (290) av en bas till atminstone en del av nemnda fosforutarmade matningslosning for att erhella ett neutralt eller alkaliskt pH, vilket orsakar utfellning av aluminiumhydroxid; - separering (291) av utfalld aluminiumhydroxid fren namnda fosforutarmade &fling, vilket ger upphov till en aluminiumutarmad matningslosning.

14. Forfarandet enligt krav 13, kannetecknat av att nemnda bas som tillsetts till nemnda fosforutarmade matningslosning innefattar etminstone ett av kalk, natriumhydroxid och ammoniak.

15. Forfarandet enligt negot av kraven 10 till 12, kannetecknat av att namnda matningslosning vidare innefattar aluminium, varvid forfarandet innefattar de ytterligare stegen: - tillsattande (330) av ett kalciumfosfat och eventuellt en bas till atminstone en del av nemnda fosforutarmade matningsl6sning for att erhella ett surt pH > 1,5, vilket orsakar utfellning av aluminiumfosfat; - separering (332) av utfellt aluminiumfosfat fren nemnda fosforutarmade losning, vilket ger upphov till en aluminiumutarmad matningslosning.

16. Forfarandet enligt krav 13, kannetecknat av det ytterligare steget eteranvendning (292) av den del av nemnda fosforutarmade matningslosning som inte anvands i nemnda steg att separera utfelld aluminiumhydroxid eller namnda steg att separera utfallt aluminiumfosfat for att anvandas i namnda steg all tillhandahalla en matningslosning innefattande jarnfosfat.

17. Ett forfarande for produktion av fosfatforeningar, innefattande stegen: - upplosning (205) av ett ramaterial innefattande slamaska, vilken innefattar fosfor och atminstone ett av jern och aluminium, i saltsyra; - separering (210) av olosbara eterstoder fren namnda upplosningssteg, vilket armed bildar en forsta laklosning; vilken forsta laklosning bar ett molforhellande mellan fosfor och en summa av trevert jam och aluminium; - reglering (215) av namnda molforhellande till att vara st6rre an 1; - tillsettande (220) av en bas till nemnda forsta laklosning, vilket orsakar utfellning av fosfatforeningar fran nemnda f6rsta laklosning; 61 - avskiljande (225) av namnda utfallda fosfatforeningar fran namnda forsta laklosning; - tillsattande (240) av svavelsyra till namnda forsta laklosning efter namnda steg att avskilja namnda utfallda fosfatforeningar, vilket orsakar utfallning av sulfatforeningar; - separering (245) av namnda utfallda sulfatforeningar fran namnda f6rsta laklosning; - aterforande (248) av atminstone en del av namnda laklosning efter namnda steg att separera namnda utfallda sulfatfOreningar sasom namnda saltsyra i namnda steg att I6sa upp slamaska; - upplosning (261) av namnda utfallda fosfatforeningar till en andra laklosning, vilken bildar (260) en matningslOsning innefattande jarnfosfat; - extrahering (270) av jam fran namnda matningslosning med ett f6rsta organiskt losningsmedel innefattande tributylfosfat, en modifierare och ett spadningsmedel, vilket ger upphov till en jarnutarmad matningslosning; vilket forsta organiska lOsningsmedel har elf forsta tributylfosfatinnehall; - strippning (275) av namnda extraherat jam fran namnda forsta organiska losningsmedel genom anvandning av ett av vatten och en utspadd syra; - 5terforande (279) av namnda forsta organiska losningsmedel efter namnda strippning for att anvandas for namnda steg att extrahera jam; samt - 5tervinning (280) av namnda fosfatforeningar fran namnda jarnutarmade lOsning.

18. Farfarandet enligt nagot av kraven 1 till 9 eller 17, kannetecknat av de ytterligare stegen: - upplosning (302) av atminstone en del av atminstone ett av namnda utfallda fosfatforeningar och namnda utfallt aluminiumfosfat genom en alkalisk losning till en andra laklosning; - tillsattande (306) av kalk till namnda andra laklosning vilket orsakar utfallning av kalciumfosfat; - separering (308) av utfallt kalciumfosfat fr5n namnda andra laklosning; samt - aterforande (312) av namnda andra laklosning efter namnda steg att separera utfallt kalciumfosfat fOr att anvandas i namnda steg att losa upp 5tminstone en del av atminstone ett av utfallda fosfatforeningar och namnda utfallda aluminiumfosfat med en alkalisk losning.

19. Forfarandet enligt krav 18, kannetecknat av att namnda del av atminstone en av namnda utfallda fosfatforeningar och namnda utfallda aluminiumfosfat innefattar jam, varvid namnda forfarande innefattar de ytterligare stegen filtrering (304) av jarnhydroxid fr5n namnda andra laklosning innan namnda steg att tillsatta kalk.

20. Forfarandet enligt krav 18 eller 19, kannetecknat av de ytterligare stegen; 62 - tillsattande (312) av en syra till atminstone en avledd del av namnda andra laklosning efter narrinda steg att separera (308) utfallt kalciumfosfat, vilket orsakar utfallning av aluminiumhydroxid; samt - separering (314) av namnda utfallda aluminiumhydroxid fran namnda avledda del av namnda andra laklosning.

21. Forfarandet enligt krav 20, kannetecknat av att namnda syra anvand i namnda steg att tillsatta en syra till namnda avledda del av namnda andra laklosning innefattar kolsyra eller gasformig koldioxid, varvid namnda forfarande innefattar de ytterligare stegen: - tillsattande (316) av kalk till namnda avledda del av namnda andra laklosning efter namnda steg att separera namnda utfallda aluminiumhydroxid, vilket orsakar utfallning av kalciumkarbonat; - separering (318) av namnda utfallt kalciumkarbonat frail namnda avledda del av namnda andra laklosning; samt - aterforande (320) av namnda avledda del av namnda andra laklosning efter namnda separering (318) av namnda utfallt kalciumkarbonat for att anvandas i namnda steg att losa upp (302) atminstone en del av atminstone ett av namnda utfallda fosfatfOreningar och namnda utfallt aluminiumfosfat med en alkalisk losning.

22. Ett system for koncentrering av fosfatforeningar, innefattande: en lakningsreaktor (20) for aska, anordnad for att losa upp ett ramaterial (4) innefattande slamaska (29), vilken innefattar fosfor och atminstone ett av jam och aluminium, i saltsyra; en aterstodseparator (25), ansluten till namnda lakningsreaktor (20); vilken aterstodsseparator (25) är anordnad for att separera olosliga aterstoder (8) frail namnda lakningsreaktor (20) for aska, vilket darigenom bildar en forsta laklosning (26); vilken forsta laklosning (26) har ett molforhallande mellan fosfor och en summa av trevart jamn och aluminium; organ (30) for reglering av namnda molforhallande till att vara st6rre an 1; ett basiblandningsarrangemang (40), anslutet efter namnda aterstodsseparator (26); vilket basiblandningsarrangemang (40) är anordnat fOr att tillsatta en bas (6) till namnda forsta laklosning, vilket orsakar utfallning av fosfatforeningar (10) innefattande atminstone ett av jam och aluminium fran namnda forsta laklosning; en fosfatseparator (45), ansluten till namnda basiblandningsarrangemang (40); 63 vilken fosfatseparator (45) är anordnad for att avskilja namnda utfallda fosfatforeningar (10) fran namnda forsta laklosning (46); ett svaveliblandningsarrangemang (50), anslutet efter namnda fosfatseparator (45); vilket svaveliblandningsarrangemang (50) är anordnat for att tillsatta svavelsyra (7) till namnda forsta laklOsning, vilket orsakar utfallning av sulfatforeningar (9); en sulfatseparator (55), ansluten till namnda svaveliblandningsarrangemang (50); vilken sulfatseparator (55) är anordnad for att separera namnda utfallda sulfatforeningar (9) tan namnda f6rsta laklOsning (56); samt ett aterforselarrangemang (60) anslutet mellan ett utlopp (57) pa namnda sulfatseparator (55) och ett inlopp (24) till namnda lakningsreaktor (20) for aska; vilket aterforselarrangemang (60) ar anordnat for att aterfora atminstone en del av namnda laklosning (56).

23. Ett system for atervinning av fosfatf6reningar, innefattande: ett arrangemang (110) f6r tillhandahallande av en matningslosning innefattande jarnfosfater; en jarnextraktorsektion (120), ansluten till ett utlopp fran namnda arrangemang (110) f6r tillhandahallande av en matningslosning (111); vilken jarnextraktorsektion (120) är anordnad for att extrahera jam frail namnda matningslosning (111) med ett f6rsta organiskt losningsmedel (121) innefattande tributylfosfat, en modifierare och ett spadningsmedel, vilket ger upphov till en jarnutarmad matningslosning; vilket forsta organiska lOsningsmedel (121) har ett forsta tributylfosfatinnehall; vilken jarnextraktorsektion (120) dessutom ar anordnad for att strippa namnda extraherat jamn flan namnda forsta organiska losningsmedel genom anvandning av ett av vatten och en utspadd syra; vilken jarnextraktorsektion (120) dessutom am anordnad for all aterfora namnda forsta organiska losningsmedel efter namnda strippning for att anvandas for namnda extraktion av jam; samt en fosfatatervinningssektion (140), ansluten efter ett utlopp for jarnutarmad matningslosning (127) fran namnda jarnextraktorsektion (120); vilken fosfatatervinningssektion (140) är anordnad for att atervinna namnda fosfatforeningar (141) fran namnda jarnutarmad matningslosning (127).

24. Ett system for produktion av fosfatforeningar, innefattande: en lakningsreaktor (20) for aska, anordnad for att losa upp ett ramaterial (4) innefattande slamaska (29), vilken innefattar fosfor och atminstone ett av jam och aluminium, i saltsyra (23); 64 en aterstodseparator (25), ansluten till narrinda lakningsreaktor (20); vilken aterstodsseparator (25) är anordnad for att separera olosliga aterstoder (8) fran namnda lakningsreaktor (20) fOr aska, vilket darigenom bildar en fOrsta laklOsning (26); vilken fOrsta laklosning (26) har ett molforhallande mellan fosfor och en summa av trevart jam och aluminium; organ (30) for reglering av namnda molforhallande till att vara stOrre an 1; ett basiblandningsarrangemang (40), anslutet efter namnda aterstodsseparator (26); vilket basiblandningsarrangemang (40) är anordnat for att tillsatta en bas (6) till namnda forsta laklOsning, vilket orsakar utfallning av fosfatfOreningar (10) innefattande atminstone ett av jam och aluminium frail namnda fOrsta laklosning; en fosfatseparator (45), ansluten till namnda basiblandningsarrangemang (40); vilken fosfatseparator (45) är anordnad for att avskilja namnda utfallda fosfatforeningar (10) kart namnda fOrsta laklosning (46); ett svaveliblandningsarrangemang (50), anslutet for all ta emot namnda fOrsta laklosning (46) fran namnda fosfatseparator (45); vilket svaveliblandningsarrangemang (50) är anordnat fOr att tillsatta svavelsyra (7) till namnda forsta laklosning, vilket orsakar utfallning av sulfatforeningar (9); en sulfatseparator (55), ansluten till namnda svaveliblandningsarrangemang (50); vilken sulfatseparator (55) är anordnad for att separera namnda utfallda sulfatforeningar (9) fran namnda fOrsta laklOsning (56); samt ett aterforselarrangemang (60) anslutet mellan ett utlopp (57) pa namnda sulfatseparator (55) och ett inlopp (24) till namnda lakningsreaktor (20) for aska; vilket aterforselarrangemang (60) är anordnat for att aterfora atminstone en del av namnda laklosning (56); ett arrangemang (110) for tillhandahallande av en matningslosning (111) innefattande jarnfosfater; vilket arrangemang (110) for tillhandahallande av en matningslosning har en lakningsreaktor (115) for fosfatfOreningar, ansluten till ett utlopp fOr utfallda fosfatfOreningar fran namnda fosfatseparator (45); vilken lakningsreaktor (115) for fosfatfOreningar är anordnad for att losa upp namnda utfallda fosfatfOreningar (10) till en andra laklosning (116), vilken bildar namnda matningslosning (111) innefattande jarnfosfater: 6 en jarnextraktorsektion (120), ansluten till namnda arrangemang (110) for tillhandahallande av en matningslosning; vilken jarnextraktorsektion (120) är anordnad kir att extrahera jam fra'n namnda matningslosning (111) med ett forsta organiskt losningsmedel (121) innefattande tributylfosfat, en modifierare och ett spadningsmedel, vilket ger upphov till en jarnutarmad matningslosning; vilket forsta organ iska lOsningsmedel (121) har ett forsta tributylfosfatinnehall; vilken jarnextraktorsektion (120) dessutom är anordnad for att strippa namnda extraherat jam fran namnda forsta organiska losningsmedel (121) genom anvandning av ett av vatten och en utspadd syra; vilken jarnextraktorsektion (120) dessutom är anordnad for att aterfora namnda fOrsta organiska losningsmedel (121) efter namnda strippning for att anvandas for namnda extraktion av jam; samt en fosfatatervinningssektion (140), ansluten efter ett utlopp for jarnutarmad matningslosning (127) fran namnda jarnextraktorsektion (120); vilken fosfatatervinningssektion (140) är anordnad for att atervinna namnda fosfatforeningar (141) fran namnda jarnutarmad matningslOsning (127). 6 12 1/23 7 FO S FAT- PRO DUKTION