[發明專利]一種從污泥焚燒灰中回收藍鐵礦的方法

有效

• 申請號: 202010747296.9
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111792636B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 章驊;何品晶;楊怡君;邵立明;呂凡
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C01B25/37
• 分類號: C01B25/37;B01J20/34
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 吳文濱

本發明涉及一種從污泥焚燒灰中回收藍鐵礦的方法，包括以下步驟：(1)將污泥焚燒灰與酸液混合并加熱進行磷的浸出，后經過濾分離得到浸出濾液和浸出濾渣；(2)用堿液調節浸出濾液的pH值，后加入吸附劑進行磷的吸附，再經過濾分離得到吸附濾液和吸附濾渣；(3)將吸附濾渣與堿液混合并進行磷的脫附，后經過濾分離獲得脫附濾液和脫附濾渣；(4)在厭氧環境下，向脫附濾液中加入亞鐵離子，并調節脫附濾液的pH值進行反應，后經過濾分離獲得濾渣和濾液，濾渣經清洗干燥后即得到藍鐵礦。與現有技術相比，本發明消除了污泥焚燒灰中其它元素的干擾，獲得高品質的藍鐵礦產品，可以緩解磷資源的短缺問題，工藝流程簡單，操作方便。

技術領域

本發明涉及固體廢物資源化綜合利用領域，具體涉及一種從污泥焚燒灰中回收藍鐵礦的方法。

背景技術

磷(P)是生命有機體中必不可少的元素，在生命活動中起著至關重要的作用。隨著全球人口的不斷增加，農業和工業上對磷的需求量也在增長。但是，磷是有限且不可更新的資源，每年約有2000萬噸磷礦被開采，磷的價格持續上漲。同時，優質易開采的磷礦石逐漸枯竭，高雜質高開采難度的磷礦石將被廣泛使用，這將進一步提高磷產品的生產成本。按目前磷的開采和使用速度，具有開采經濟效益的磷資源只能維持約50-100年。所以，有必要增強磷資源的回收利用，開發從含磷廢物中回收磷資源的可持續方法，使磷資源在一個循環系統中流通，從而減少磷礦的開采。

污水處理廠污泥的主要處置途徑包括農業和園林綠化利用、焚燒和填埋。在農業中直接使用是具有爭議的，因為污泥匯集了污水中的污染物，含有病原體、重金屬和有機污染物(例如藥物和個人護理品)。焚燒可以破壞污泥中存在的有機污染物和消滅病原體，在這種情況下，會產生污泥焚燒灰，它具有濃縮的礦物質成分，通常具有較高的P₂O₅含量，質量百分比含量大約為13.7％～25.7％，因此，污泥焚燒灰被認為是潛在的磷資源。除P₂O₅外，污泥焚燒灰的主要成分是SiO₂、CaO、Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO，且含有毒重金屬，例如鎘、鉻、銅、鉛、錳、鋅、鎳。因此，在回收污泥焚燒灰中的磷時，必須有效地去除這些元素。目前，常用的污泥磷回收方法主要包括：酸/堿浸出和沉淀法、吸附/解吸法、生物浸提、超臨界萃取和熱化學處理法，進而制備出無機磷肥、鳥糞石和磷酸。這些方法中，酸/堿浸出和沉淀法得到廣泛的應用，通過添加試劑使污泥中溶出的磷形成不溶性的磷酸鹽，例如鳥糞石。

藍鐵礦(Vivianite，Fe₃(PO₄)₂·8H₂O)是一種非常穩定的磷鐵化合物，主要天然存在于湖泊沉積物、富鐵土壤和厭氧環境中。它是磷酸鐵鋰(LiFePO₄)鋰離子電池的基本原料；也可以作為緩釋磷肥。藍鐵礦的價格高達51-96歐元/kg磷，遠高于鳥糞石(9.8歐元/kg磷)和磷酸鋁(3.4歐元/kg磷)。與鳥糞石相比，藍鐵礦可用于電子工業與農業中，經濟價值高，具有更好的磷回收前景。

專利CN110691758A涉及一種用于從流諸如廢物流、污水或另一污泥流中回收磷酸鹽的方法和系統。該方法包括以下步驟：提供包含初始量的磷酸鹽的進入流；-將鐵鹽定量給料到流中和/或控制到流中的鐵鹽，使得在流中形成沉淀物，其中沉淀物包含藍鐵礦樣結構物，該藍鐵礦樣結構物包含進入流中的初始量的磷酸鹽的多于60％，并且優選地還包括以下步驟：從流中分離藍鐵礦樣結構物；和從分離的藍鐵礦樣結構物中回收磷酸鹽。但該專利未對流中磷酸鹽進行富集除雜，流中有較高的有機磷含量不能轉化為藍鐵礦從而限制藍鐵礦的生成；硫化物以高濃度存在，需要過量供應鐵鹽，待所有硫化物反應轉化為硫化鐵后，藍鐵礦才開始生成；且實驗中需要污泥在厭氧或缺氧條件下保持20天～30天，實驗所用時間較長。

發明內容

本發明的目的就是為了提供一種從污泥焚燒灰中回收藍鐵礦的方法，消除了污泥焚燒灰中其它元素的干擾，獲得高品質的藍鐵礦產品，可以緩解磷資源的短缺問題，工藝流程簡單，操作方便。