[发明专利]磷化工生产中含氟废气的回收利用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磷化工生产中含氟废气的回收利用方法，属于化工技术领域。

背景技术

近年来，受资源环境、宏观经济等因素影响，国家愈来愈重视节能减排、资源综合利用工作，鼓励充分利用科技创新带动产业转型升级，构建循环经济和清洁生产的生态文明，石化行业是重中之重。磷肥是国民经济的支柱产业，2012年产量达到1956万吨（以P₂0₅含量计），其中磷酸一铵产量603万吨，约占总产量的30.8%。目前，大多数工厂采用水来吸收含氟废气物，一方面吸收不完全，对环境造成了一定的影响；另一方面产生固体二氧化硅容易堵塞设备及管道，造成频繁停车，影响生产效率。我国磷肥副产物的产率约为50kg/t P₂0₅，若按磷肥总产量计，每年将有97.8 万吨副产物氟硅酸需要进行处理，增加了生产成本。

同时，自然界中作为氟的资源并能加以利用的矿物仅限天然冰晶石、萤石和磷矿。天然冰晶石十分稀少，无工业价值；萤石氟含量最高，是较为理想的氟资源，但其蕴藏量有限，且已面临枯竭，已作为战略资源，限制出口；磷矿石含氟量较低，其质量分数仅为3～4%，但蕴藏量巨大，是十分重要的氟资源，可以预见在不远的将来，萤石资源枯竭之时，磷矿石中的氟将成为唯一的氟资源。

因此，如何提高磷肥副产物氟资源的利用率已成为世界性课题。目前对含氟尾气吸收的方法很多，主要有水吸收净化法、吸附净化法、碱吸收净化法。

水吸收含氟废气，副产氟硅酸，继而生成氟硅酸钠及其他氟化物，用水吸收含氟废气，虽然水廉价、易得、吸收效果也不错，但是有以下缺点或麻烦：1、由于水吸收产物为氟硅酸或氢氟酸，腐蚀性强，给设备选材及应用带来很多麻烦；2、水吸收过程中析出硅胶，常常沉淀于设备及管道内，容易堵塞，在沉清池内排放硅胶时，往往会夹带氟硅酸，造成资源浪费并污染环境；3、由于国内厂家普遍采用水吸收法脱氟，使得回收的副产物类同，造成市场供大于求，产品销售不畅。

含氟废气的吸附法已成功的应用于电解铝工业排放的废气治理上，将废气中以HF为主的有害物吸附于其上，达到净化含氟废气的目的，该法适宜于用在处理有害气体含量不高的废气方面。

综上所述，水吸收净化法和吸附净化法都有各自的优点，但是还是存在一定的缺陷，不利于工业化应用，碱吸收净化法能够克服这些缺点，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种磷化工生产中含氟废气的回收利用方法，该方法以磷化工生产中含氟废气（即以SiF₄为主体的废气）为原料，生产白炭黑和无水氟化氢，从而使磷化工副产物得到有效的回收与利用，提高企业经济效益，并减少对环境的污染。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种磷化工生产中含氟废气的回收利用方法，包括以下步骤：

（1）原始开车采用工业氨水吸收含氟废气，控制反应温度45～55℃，反应时间1～3小时，而后过滤残渣，得到浓度12～35%的氟硅酸铵溶液，此步骤所涉及的化学反应有：NH₃·H₂O+HF → NH₄F+H₂O，SiF₄+2NH₄F → (NH4)₂SiF₆；

（2）在所述步骤（1）所得氟硅酸溶液中加入浓度11～25%的氨水，在温度25～30℃、PH值7～8的条件下进行氨解反应，反应1～2小时后过滤，得到二氧化硅沉淀和氟化铵溶液，二氧化硅沉淀经水洗、干燥后即得白炭黑产品（SiO₂·nH₂O），此步骤所涉及的化学反应为：(NH4)₂SiF₆+4NH₃·H₂O → 6NH₄F+SiO₂·nH₂O↓+(2-n)H₂O；

（3）将所述步骤（2）所得氟化铵溶液部分回送至吸收系统循环使用，吸收含氟废气，继续生成氟硅酸铵溶液；