阅读说明：本技术 一种磷肥的制备方法 (Preparation method of phosphate fertilizer ) 是由 张传成 何翔 贺战文 刘杰胜 于 2020-06-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种磷肥的制备方法,涉及废弃物回收利用技术领域。所述磷肥的制备方法包括以下步骤：将污泥灰置于硫酸溶液中,搅拌至反应形成混合物；对所述混合物固液分离,收集滤液；向所述滤液中加入碱性铝溶液使发生络合反应以生成络合混合溶液；将所述络合混合液过滤,取沉淀物造粒、烧结后,得磷肥。本发明实现了将污泥灰变废为宝,从而减少了污泥灰处理成本,并为污泥灰提供了新的应用途径,为磷肥提供了新的制备方法。(The invention discloses a preparation method of a phosphate fertilizer, and relates to the technical field of waste recycling. The preparation method of the phosphate fertilizer comprises the following steps: putting the sludge ash into a sulfuric acid solution, and stirring until a mixture is formed; carrying out solid-liquid separation on the mixture, and collecting filtrate; adding an alkaline aluminum solution into the filtrate to perform a complexing reaction so as to generate a complexing mixed solution; and filtering the complex mixed solution, taking the precipitate, granulating and sintering to obtain the phosphate fertilizer. The invention changes the sludge ash into valuable, thereby reducing the treatment cost of the sludge ash, providing a new application approach for the sludge ash and providing a new preparation method for phosphate fertilizer.)

一种磷肥的制备方法

技术领域

本发明涉及废弃物回收利用技术领域，特别涉及一种磷肥的制备方法。

背景技术

市政污泥是极其复杂的非均质体，里面含有大量有毒有害及致癌物质，如二恶英、寄生虫卵、病原菌等。污泥的处理手段以焚烧处理方法为主。污泥焚烧后的最终产物是污泥灰，污泥灰中含有大量磷、氮等有益物质以及大量有毒有害、致癌的物质。

目前污泥灰一般都用填埋处理，但填埋法需要广阔的场地，且污泥灰产量巨大，导致要投入大量成本用于处理污泥灰，而且这样一来，污泥灰中的有益物质并没有被充分利用到，造成极大的浪费。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种磷肥的制备方法，旨在解决目前污泥灰中含有的磷未被充分利用的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种磷肥的制备方法，所述磷肥的制备方法包括以下步骤：

将污泥灰置于硫酸溶液中，搅拌至反应形成混合物；

对所述混合物固液分离，收集滤液；

向所述滤液中加入碱性铝溶液使发生络合反应以生成络合混合溶液；

将所述络合混合液过滤，取沉淀物造粒、烧结后，得磷肥。

可选地，所述将污泥灰置于硫酸溶液中，搅拌至反应形成混合物的步骤包括：

将污泥灰、硫酸溶液和水混合后，搅拌均匀使形成pH为1.5～2.2的混合泥；

在pH为1.5～2.2条件下，将所述混合泥搅拌20～30h使反应形成混合物。

可选地，所述将污泥灰置于硫酸溶液中，搅拌至反应形成混合物的步骤中，所述硫酸溶液的浓度为0.5～2mol/L。

可选地，所述向所述滤液中加入碱性铝溶液使发生络合反应以生成络合混合溶液的步骤包括：

向所述滤液中加入碱性铝溶液，并调节pH为3.8～4.3，以使发生络合反应生成络合混合溶液。

可选地，所述向所述滤液中加入碱性铝溶液使发生络合反应以生成络合混合溶液的步骤中，所述碱性铝溶液为氧化铝和氢氧化铝中的一种或两种与碳酸氢钠的混合溶液。

可选地，所述向所述滤液中加入碱性铝溶液使发生络合反应以生成络合混合溶液的步骤中，所述碱性铝溶液为氧化铝、氢氧化铝以及碳酸氢钠的混合溶液。

可选地，所述混合溶液中，氧化铝、氢氧化铝以及碳酸氢钠的质量比为(1～2)：(1～2)：(2～3)。

可选地，所述将所述络合混合液过滤，取沉淀物造粒、烧结后，得磷肥的步骤中，所述过滤时采用的滤膜的规格为3～4μm。

可选地，所述将所述络合混合液过滤，取沉淀物造粒、烧结后，得磷肥的步骤中，所述烧结的温度为800～1200℃。

可选地，所述将所述络合混合液过滤，取沉淀物造粒、烧结后，得磷肥的步骤中，所述磷肥的含水量不大于1.0(w/w)％。

本发明提供的技术方案中，以污泥灰为原料，通过将污泥灰与硫酸反应后，提取出污泥灰中的磷并将其他有害物质去除，再通过与碱性铝溶液反应使磷与铝形成络合物后被分离出来，从而制得磷肥。磷肥可以用于培育植物，为植物提供磷元素，本发明实现了将污泥灰变废为宝，从而减少了污泥灰处理成本，并为污泥灰提供了新的应用途径，为磷肥提供了新的制备方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅为本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明提供的磷肥的制备方法的一实施例的流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

污泥灰中含有大量磷、氮等有益物质以及大量有毒有害、致癌的物质。

目前污泥灰一般都用填埋处理，但填埋法需要广阔的场地，且污泥灰产量巨大，导致要投入大量成本用于处理污泥灰，而且这样一来，污泥灰中的有益物质并没有被充分利用到，造成极大的浪费。

鉴于此，本发明提出一种磷肥的制备方法，该制备方法以污泥灰为原料，可以制得磷肥，解决了目前污泥灰中含有的磷未被充分利用的问题，实现了将污泥灰变废为宝，从而减少了污泥灰处理成本，并为污泥灰提供了新的应用途径，为磷肥提供了新的制备方法。图1为本发明提出的磷肥制备方法的一实施例。

结合图1，在本实施例中，所述磷肥的制备方法包括以下步骤：

步骤S10、将污泥灰置于硫酸溶液中，搅拌至反应形成混合物。

本实施例中，污泥灰为污泥焚烧后形成的灰烬。污泥灰中含有大量磷，这些磷以磷酸钙的形式存在于污泥灰中，本实施例中，将污泥灰浸泡在硫酸溶液中，使磷酸钙与硫酸充分反应，从而生成溶于水的磷酸以及不溶于水的硫酸钙。

为使磷酸钙充分反应生成磷酸，可以将反应体系的pH环境控制在1.5～2.2范围内。具体实施时，可以按照以下步骤实现：

步骤S110、将污泥灰、硫酸溶液和水混合后，搅拌均匀使形成pH为1.5～2.2的混合泥；

步骤S120、在pH为1.5～2.2条件下，将所述混合泥搅拌20～30h使反应形成混合物。

需要说明，在进行步骤S120时，由于反应正在进行，反应体系的pH环境会发生变化，因此，需要对反应体系的pH进行调控以使pH稳定在1.5～2.2范围。

同时，为便于调控pH，本实施例中，硫酸溶液的浓度为0.5～2mol/L，如此，可以快速、准确地控制pH。

此外，搅拌可以为机械搅拌，为使污泥灰、硫酸溶液和水充分混合均匀，可以采用犁型齿搅拌机进行搅拌。

步骤S20、对所述混合物固液分离，收集滤液。

污泥灰中含有大量有毒有害的重金属成分，经过步骤S10后，这些重金属成分进入到混合物中的固体部分中，本实施例中，对混合物进行固液分离以去除掉包含有重金属成分的固体部分。固液分离的方式可以有多种，例如过滤、离心或者压滤等。

步骤S30、向所述滤液中加入碱性铝溶液使发生络合反应以生成络合混合溶液。

经固液分离获得的滤液中包含污泥灰含有的大部分磷。本实施例中，向滤液中加入碱性铝溶液，滤液中的磷酸与碱性铝溶液发生络合反应，形成了不溶于水的磷酸铝络合物。其中，碱性铝溶液为铝的氧化物或者盐的碱性溶液，例如氧化铝溶于氢氧化钠或者碳酸氢钠等碱性溶液形成的碱性铝溶液；或者，氯化铝溶于氢氧化钠形成的碱性铝溶液等等。

磷酸与碱性铝溶液的络合反应需要在合适的pH环境下进行，才能使铝与磷充分络合而沉淀出来，本实施例中，将反应体系的pH控制在3.8～4.3。具体地，步骤S30通过如下步骤实现：向所述滤液中加入碱性铝溶液，并调节pH为3.8～4.3，以使发生络合反应生成络合混合溶液。

可以理解的是，调节反应体系pH的溶液可以选用常用的酸碱，例如硫酸、氢氧化钠、碳酸氢钠等。

进一步地，本实施例中，碱性铝溶液为氧化铝和氢氧化铝中的一种或两种与碳酸氢钠的混合溶液。即，碱性铝溶液可以为氧化铝与碳酸氢钠的混合溶液，也可以为氢氧化铝与碳酸氢钠的混合溶液，还可以为氧化铝、氢氧化铝与碳酸氢钠的混合溶液。

其中，当碱性铝溶液为氧化铝与碳酸氢钠的混合溶液时，氧化铝与碳酸氢钠的质量比为(1～2)：1；当碱性铝溶液为氢氧化铝与碳酸氢钠的混合溶液，氢氧化铝与碳酸氢钠的质量比为(1～2)：1。

更进一步地，当碱性铝溶液为氧化铝、氢氧化铝与碳酸氢钠的混合溶液，其与磷酸反应更加充分，可以生成更多的磷酸铝络合物，本实施例中，选用氧化铝、氢氧化铝与碳酸氢钠的混合溶液。而当混合溶液中，氧化铝、氢氧化铝以及碳酸氢钠的质量比为(1～2)：(1～2)：(2～3)时，氧化铝、氢氧化铝与碳酸氢钠的混合溶液可以实现与磷酸反应的最佳反应环境，进一步提高反应收率。

步骤S40、将所述络合混合液过滤，取沉淀物造粒、烧结后，得磷肥。

本实施例中，将络合混合液过滤，其沉淀物包含磷酸铝络合物，将该沉淀物置于制粒机中进行制粒，可以获得磷肥粗品颗粒物，然后将该颗粒物进行烧结，即可获得包含有高有效磷含量的磷肥。

为使其他杂质滤除干净，本实施例中，对滤膜的规格加以限制，选用规格为3～4μm的滤膜，即滤膜的孔径为3～4μm。

此外，为进一步去除磷肥粗品颗粒物中的无效杂质，并使颗粒物中的磷充分氧化形成可以被植物有效吸收的有效磷，本实施例中，在800～1200℃条件下进行烧结。

本实施例中，磷肥的含水量不大于1.0(w/w)％，符合GB/T 20412-2006钙镁磷肥标准。

除此之外，过滤后的滤液中仍然含有一些重金属有害成分，因此，本实施例中，在步骤S40之后，还包括如下步骤：收集滤液并调节滤液pH至碱性后，过滤，收集二次滤液，并调节二次滤液的pH呈中性后排放。如此，可以去除大部分重金属有害成分，避免滤液污染环境。

以下结合具体实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

将污泥灰、0.5mol/L硫酸溶液和水混合后，搅拌2h使之搅拌均匀，期间调整硫酸溶液的加入量使形成的混合泥的pH控制在2.2。随后，将混合泥置于反应池中反应20h，期间不断进行搅拌并添加硫酸溶液以控制混合泥的pH为2。将混合泥进行固液分离并收集滤液。向滤液中加入氧化铝、氢氧化铝以及碳酸氢钠的混合溶液(质量比为2:3:1)，并调节pH为4，不断搅拌使充分反应，得到络合混合溶液。用3μm滤膜过滤络合混合溶液，取沉淀物用造粒机制成颗粒，然后在900℃下将颗粒烧结成含水量为0.3(w/w)％的磷肥。

实施例2

将污泥灰、1mol/L硫酸溶液和水混合后，搅拌2h使之搅拌均匀，期间调整硫酸溶液的加入量使形成的混合泥的pH控制在1.5。随后，将混合泥置于反应池中反应24h，期间不断进行搅拌并添加硫酸溶液以控制混合泥的pH为2。将混合泥进行固液分离并收集滤液。向滤液中加入氧化铝、氢氧化铝以及碳酸氢钠的混合溶液(质量比为2:1:3)，并调节pH为3.8，不断搅拌使充分反应，得到络合混合溶液。用4μm滤膜过滤络合混合溶液，取沉淀物用造粒机制成颗粒，然后在850℃下将颗粒烧结成含水量为0.3(w/w)％的磷肥。

实施例3

将污泥灰、1.2mol/L硫酸溶液和水混合后，搅拌2h使之搅拌均匀，期间调整硫酸溶液的加入量使形成的混合泥的pH控制在2。随后，将混合泥置于反应池中反应30h，期间不断进行搅拌并添加硫酸溶液以控制混合泥的pH为2。将混合泥进行固液分离并收集滤液。向滤液中加入氢氧化铝以及碳酸氢钠的混合溶液(质量比为1:1)，并调节pH为4.3，不断搅拌使充分反应，得到络合混合溶液。用3.5μm滤膜过滤络合混合溶液，取沉淀物用造粒机制成颗粒，然后在1000℃下将颗粒烧结成含水量为0.4(w/w)％的磷肥。

实施例4

将污泥灰、1.5mol/L硫酸溶液和水混合后，搅拌2h使之搅拌均匀，期间调整硫酸溶液的加入量使形成的混合泥的pH控制在1.9。随后，将混合泥置于反应池中反应22h，期间不断进行搅拌并添加硫酸溶液以控制混合泥的pH为2。将混合泥进行固液分离并收集滤液。向滤液中加入氧化铝、氢氧化铝以及碳酸氢钠的混合溶液(质量比为1:2:3)，并调节pH为4，不断搅拌使充分反应，得到络合混合溶液。用3μm滤膜过滤络合混合溶液，取沉淀物用造粒机制成颗粒，然后在800℃下将颗粒烧结成含水量为1(w/w)％的磷肥。

实施例5

将污泥灰、1.8mol/L硫酸溶液和水混合后，搅拌2h使之搅拌均匀，期间调整硫酸溶液的加入量使形成的混合泥的pH控制在2。随后，将混合泥置于反应池中反应23h，期间不断进行搅拌并添加硫酸溶液以控制混合泥的pH为2。将混合泥进行固液分离并收集滤液。向滤液中加入氧化铝以及碳酸氢钠的混合溶液(质量比为1:1)，并调节pH为3.9，不断搅拌使充分反应，得到络合混合溶液。用3μm滤膜过滤络合混合溶液，取沉淀物用造粒机制成颗粒，然后在1000℃下将颗粒烧结成含水量为0.8(w/w)％的磷肥。

实施例6

将污泥灰、2mol/L硫酸溶液和水混合后，搅拌2h使之搅拌均匀，期间调整硫酸溶液的加入量使形成的混合泥的pH控制在2.1。随后，将混合泥置于反应池中反应24h，期间不断进行搅拌并添加硫酸溶液以控制混合泥的pH为2。将混合泥进行固液分离并收集滤液。向滤液中加入氧化铝、氢氧化铝以及碳酸氢钠的混合溶液(质量比为1:1:2)，并调节pH为4.1，不断搅拌使充分反应，得到络合混合溶液。用4μm滤膜过滤络合混合溶液，取沉淀物用造粒机制成颗粒，然后在1200℃下将颗粒烧结成含水量为0.5(w/w)％的磷肥。

根据GB/T10209-2010磷酸一铵、磷酸二铵的测定方法测定上述各实施例制备的磷肥的磷含量。

记录检测数据如下表所示。

表1有效磷含量结果

	W(P)(％)
		实施例1	≥48
实施例2	≥47
		实施例3	≥48
实施例4	≥45
		实施例5	≥46
实施例6	≥48

从上表可以看出，各实施例制得的磷肥的有效磷含量普遍在45％以上，符合GB/T20412-2006钙镁磷肥标准，说明本发明提出的制备方法有效利用了污泥灰，可以制得磷肥。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的专利保护范围内。