一种含磷氟渣的资源化利用处理系统

技术领域

本发明涉及含磷氟渣利用技术领域，具体为一种含磷氟渣的资源化利用处理系统。

背景技术

磷石膏堆场污水处理过程中，会产生大量的含磷氟渣，含磷氟渣里面还有大量的枸溶性磷和氟，目前主要用于水稻复合肥原料，其价值低廉。在不久的将来随着人民生活水平的提高和食品安全的加强，中国也会像欧美日一样，会对肥料中的有害元素进行限制，肥料中的氟含量也必然受限制，这时含磷氟渣的出路会更加面临巨大挑战，同时也会威胁生产企业的生存；将来磷石膏产品化、含磷氟渣的高附加值化和无害化是维系磷石膏堆场处理的生存要害。目前对含磷氟渣的处理过程为先气提再吸收，气提：将含磷氟渣与硫酸混合，并以空气为气体介质进行气提，生成的尾气通过尾气处理装置进行处理后排放，固体物质通过硫酸再次反应生成磷酸，完成含磷氟渣的资源利用处理，而目前在气提反应中效果不理想，含磷氟渣的利用率低，由于含磷氟渣与硫酸反应受压强与混合强度的影响较大，由于生成的气提被及时排入尾气处理装置中，造成目前的气提装置无法维持特定的压强对含磷氟渣进行处理，同时现有的气提装置搅拌强度较低，无法保证含磷氟渣与硫酸的充分混合反应，从而造成含磷氟渣的利用率较低，使得含磷氟渣资源化利用处理有待提高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种含磷氟渣的资源化利用处理系统，用于解决现有含磷氟渣利用率不高的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种含磷氟渣的资源化利用处理系统，包括气提反应釜和尾气处理单元，所述气提反应釜内设置有搅拌组件，所述气提反应釜的侧壁设置有气压式排气机构，所述气压式排气机构包括小直径管、大直径管、锥形堵阀和弹性组件，所述小直径管的一端连通所述气提反应釜，另一端同轴连接所述大直径管，所述大直径管远离所述小直径管的一端连接所述尾气处理单元，所述大直径管内设置有所述锥形堵阀，所述锥形堵阀的大直径端固定有安装盘，所述安装盘的直径大于所述小直径管的内径，所述安装盘的直径小于所述大直径管的内径，所述安装盘的直径大于所述锥形堵阀的最大直径，所述锥形堵阀的两侧均设置有所述弹性组件，所述弹性组件的一端连接所述安装盘，另一端连接在所述小直径管与大直径管形成的台阶上，当所述锥形堵阀的小直径端适配在所述小直径管内时，所述弹性组件处于拉伸状态。

在一些实施例中，所述弹性组件包括固定筒、中空滑动筒和弹簧，所述固定筒的一端固定连接在所述小直径管与大直径管形成的台阶上，另一端滑动穿设有所述中空滑动筒，所述固定筒内设置有所述弹簧，所述弹簧的两端分别连接所述中空滑动筒与固定筒，当所述锥形堵阀的小直径端适配在所述小直径管内时，所述弹簧处于拉伸状态。

在一些实施例中，所述中空滑动筒上套设有弹性密封套，所述弹性密封套通过自身形变过盈配合在所述固定筒内。

在一些实施例中，所述小直径管的侧壁固定有安装板，所述安装板的顶部安装有直线驱动电机，所述直线驱动电机的输出轴连接有推杆，所述推杆从所述大直径管的底部穿入至所述固定筒内，所述推杆具有沿所述固定筒轴向移动的自由度，所述直线驱动电机连接有开关组件，所述开关组件通电后延时启动所述直线驱动电机。

在一些实施例中，所述开关组件包括开关箱、蓄电池、时间继电器和接通开关，所述开关箱安装在所述大直径管的外壁上，所述蓄电池与时间继电器均设置在所述开关箱内，所述接通开关安装在所述大直径管的内壁上，所述接通开关位于所述安装盘的下方，且所述接通开关位于所述安装盘的移动路径上，所述蓄电池通过正极导线依次连接所述时间继电器、直线驱动电机与接通开关，所述接通开关通过负极导线连接所述蓄电池的负极。

在一些实施例中，所述接通开关包括开关盒、开关按钮、开关弹簧和金属片，所述开关盒固定安装在所述大直径管的内壁上，所述开关按钮滑动穿设在所述开关盒的顶部，并位于所述安装盘的移动路径上，所述开关盒内设置有所述开关弹簧，所述开关盒内设置有安装环，所述安装环固定套设在所述开关按钮上，所述开关弹簧的两端分别连接所述开关盒的内顶部与金属片，所述安装环连接所述开关弹簧，所述正极导线连接所述金属片，所述负压导线连接所述开关盒内的负压金属片，所述负压金属片位于所述金属片的移动路径上，当所述锥形堵阀的小直径端适配在所述小直径管内时，所述负压金属片接触所述金属片，且所述开关弹簧处于压缩状态。

在一些实施例中，所述搅拌组件包括中部搅拌轴、内齿圈和侧搅拌轴，所述中部搅拌轴、内齿圈和侧搅拌轴均转动连接所述气提反应釜，所述中部搅拌轴上套装有驱动齿轮，所述侧搅拌轴上套装有从动齿轮，所述从动齿轮位于所述驱动齿轮与内齿圈之间，所述从动齿轮同时啮合所述驱动齿轮与内齿圈，所述气提反应釜的顶部设置有电机，所述电机的输出轴传动连接所述中部搅拌轴，所述中部搅拌轴上固定有中部搅拌叶，所述侧搅拌轴的底部连接水平摇杆的一端，所述水平摇杆另一端的底部固定有搅拌轴，所述搅拌轴上固定有侧搅拌叶。

在一些实施例中，所述搅拌组件还包括密封盘，所述密封盘位于所述内齿圈的下方，并固定连接所述气提反应釜，所述中部搅拌叶与水平摇杆均位于所述密封盘的下方，所述中部搅拌轴与所述密封盘之间设置有第一密封圈，所述侧搅拌轴与所述密封盘之间设置有第二密封圈。

在一些实施例中，所述尾气处理单元包括压缩机、气体缓冲罐、氟硅酸存储罐、微泡发生器、静态混合器、换热器和气液分离罐，所述微泡发生器并联设置有两套，所述大直径管的一端通过进气管连接所述压缩机，所述压缩机的出气端口连接所述气体缓冲罐的进气端口，所述气体缓冲罐的出气端口连接所述微泡发生器的进气端口，所述氟硅酸存储罐出液口通过液体管连接流量泵的进液端口，所述流量泵的出液端口连接所述微泡发生器的进液端口，所述微泡发生器的出液端口连接所述静态混合器的进入端口，所述静态混合器的流出端口连接所述换热器，所述换热器连接所述气液分离罐，所述气液分离罐顶部设置有尾气放空管，所述气液分离罐的底部通过循环管连接所述液体管。

在一些实施例中，所述气提反应釜上设置有硫酸投放管、投料管和空气进入管，所述硫酸投放管、投料管和空气进入管上均设置有阀门。

本发明的有益效果是：

锥形堵阀适配在小直径管内进行封堵时，弹簧处于拉伸状态，从而通过弹簧的反作用力使锥形堵阀以一定的压力封堵小直径管，当气提反应釜内的压强大于锥形堵阀的作用压力时，锥形堵阀远离小直径管移动，使小直径管连通大直径管排出部分反应生成的尾气，当气提反应釜内的压强小于锥形堵阀的作用力时，锥形堵阀在弹簧的反作用力下重新封堵小直径管，等待下次压强大于锥形堵阀的作用力时进行排气，从而使气提反应釜内的反应压强始终维持在预设的压强范围内，从而使含磷氟渣的反应更加充分，提高了含磷氟渣的利用率。

附图说明

图1为本发明一种含磷氟渣的资源化利用处理系统中气提反应釜的内部结构示意图；

图2为本发明中图1中A处放大图；

图3为本发明中图1中B处放大图；

图4为本发明一种含磷氟渣的资源化利用处理系统中尾气处理单元的结构示意图；

图中，1-气提反应釜，2-小直径管，3-大直径管，4-锥形堵阀，5-安装盘，6-固定筒，7-中空滑动筒，8-弹簧，9-弹性密封套，10-安装板，11-直线驱动电机，12-推杆，13-开关箱，14-蓄电池，15-时间继电器，16-接通开关，17-正极导线，18-负极导线，19-开关盒，20-开关按钮，21-开关弹簧，22-金属片，23-安装环，24-负压金属片，25-中部搅拌轴，26-内齿圈，27-侧搅拌轴，28-驱动齿轮，29-从动齿轮，30-电机，31-中部搅拌叶，32-水平摇杆，33-搅拌轴，34-侧搅拌叶，35-密封盘，36-第一密封圈，37-第二密封圈，38-压缩机，39-气体缓冲罐，40-微泡发生器，41-静态混合器，42-换热器，43-气液分离罐，44-流量泵，45-液体管，46-尾气放空管，47-循环管，48-硫酸投放管，49-投料管，50-空气进入管。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1至图4所示，一种含磷氟渣的资源化利用处理系统，包括气提反应釜1和尾气处理单元，气提反应釜1上设置有硫酸投放管48、投料管49和空气进入管50，硫酸投放管48、投料管49和空气进入管50上均设置有阀门，通过投料管49将含磷氟渣投入气提反应釜1内，然后通过硫酸投放管48向气提反应釜1内加入硫酸，空气进入管50通入气体介质，并提供气提反应釜1内初始反应所需的压强，气提反应釜1内设置有搅拌组件，通过搅拌组件使含磷氟渣与硫酸充分混合，提高反应速率以及含磷氟渣的利用率，气提反应釜1的侧壁设置有气压式排气机构，气压式排气机构包括小直径管2、大直径管3、锥形堵阀4和弹性组件，小直径管2的一端连通气提反应釜1，另一端同轴连接大直径管3，大直径管3远离小直径管2的一端连接尾气处理单元，大直径管3内设置有锥形堵阀4，锥形堵阀4的大直径端固定有安装盘5，安装盘5的直径大于小直径管2的内径，安装盘5的直径小于大直径管3的内径，安装盘5的直径大于锥形堵阀4的最大直径，锥形堵阀4的两侧均设置有弹性组件，弹性组件的一端连接安装盘5，另一端连接在小直径管2与大直径管3形成的台阶上，当锥形堵阀4的小直径端适配在小直径管2内时，弹性组件处于拉伸状态，弹性组件包括固定筒6、中空滑动筒7和弹簧8，固定筒6的一端固定连接在小直径管2与大直径管3形成的台阶上，另一端滑动穿设有中空滑动筒7，固定筒6内设置有弹簧8，弹簧8的两端分别连接中空滑动筒7与固定筒6，当锥形堵阀4的小直径端适配在小直径管2内时，弹簧8处于拉伸状态，锥形堵阀4适配在小直径管2内进行封堵时，弹簧8处于拉伸状态，从而通过弹簧8的反作用力使锥形堵阀4以一定的压力封堵小直径管2，含磷氟渣在反应的过程中将产生尾气，尾气主要成分为氟化氢气体，随着尾气的逐渐产生，气提反应釜1内的压强将逐渐增大，当气提反应釜1内的压强大于锥形堵阀4的作用压力时，锥形堵阀4远离小直径管2移动，使小直径管2连通大直径管3排出部分反应生成的尾气，当气提反应釜1内的压强小于锥形堵阀4的作用力时，锥形堵阀4在弹簧8的反作用力下重新封堵小直径管2，等待下次压强大于锥形堵阀4的作用力时进行排气，从而使气提反应釜1内的反应压强始终维持在预设的压强范围内，从而使含磷氟渣的反应更加充分，提高了含磷氟渣的利用率。具体实施时，弹簧8的长度根据反应所需的压强进行安装，使锥形堵块4适配小直径管2时，使弹簧8的拉伸长度不一致，从而能够调节弹簧8产生的反作用力，使弹簧8产生的反作用力大致等于反应所需压强对锥形堵阀4的作用力。

在一些实施例中，如图1至图3所示，当含磷氟渣反应接近尾声时，气提反应釜1内的压强将达不到锥形堵阀4上移打开小直径管2的强度，但又要在反应完成后将气提反应釜1内的尾气全部排出，因此，小直径管2的侧壁固定有安装板10，安装板10的顶部安装有直线驱动电机11，直线驱动电机11的输出轴连接有推杆12，推杆12从大直径管3的底部穿入至固定筒6内，推杆12具有沿固定筒6轴向移动的自由度，直线驱动电机11连接有开关组件，开关组件通电后延时启动直线驱动电机11，开关组件包括开关箱13、蓄电池14、时间继电器15和接通开关16，开关箱13安装在大直径管3的外壁上，蓄电池14与时间继电器15均设置在开关箱13内，接通开关16安装在大直径管3的内壁上，接通开关16位于安装盘5的下方，且接通开关16位于安装盘5的移动路径上，蓄电池14通过正极导线17依次连接时间继电器15、直线驱动电机11与接通开关16，接通开关16通过负极导线18连接蓄电池14的负极，接通开关16包括开关盒19、开关按钮20、开关弹簧21和金属片22，开关盒19固定安装在大直径管3的内壁上，开关按钮20滑动穿设在开关盒19的顶部，并位于安装盘5的移动路径上，开关盒19内设置有开关弹簧21，开关盒19内设置有安装环23，安装环23固定套设在开关按钮20上，开关弹簧21的两端分别连接开关盒19的内顶部与金属片22，安装环23连接开关弹簧21，正极导线17连接金属片22，负压导线18连接开关盒19内的负压金属片24，负压金属片24位于金属片22的移动路径上，当锥形堵阀4的小直径端适配在小直径管2内时，负压金属片24接触金属片22，且开关弹簧21处于压缩状态，蓄电池14提供直线驱动电机11启动的动力，并采用时间继电器15进行控制，时间继电器15为通电延时继电器，即时间继电器15接通后，需要延迟一定的时间才能使回路连通，使直线驱动电机11导电启动，基于此设计，当锥形堵阀4封堵小直径管2时，安装盘5下压开关按钮20，使开关按钮20带动金属片22靠近负压金属片24移动，使金属片22接触负压金属片24，使正极导线17与负极导线18连通，使开关按钮20使接通开关16接通回路，此时，开关弹簧21处于压缩状态，且时间继电器15开始计时，延迟触发，在延时触发的时间内，气提反应釜1内的强度增大顶开锥形堵阀4，使小直径管2开口打开进行排气，此时，安装盘5远离开关组件移动，在开关弹簧21的反作用力下使开关按钮20复位，从而使开关组件断开直线驱动电机11的导电回路，使直线驱动电机11不会启动，当排气一定时间后，锥形堵阀4在弹簧8的作用下回到原位，此时，安装盘5再次触发接通开关16，使时间继电器15导通重新计时，如此反复，只要气提反应釜1内持续反应产生尾气，则时间继电器15一直不会启动，当气提反应釜1内的反应接近尾声后，气提反应釜1内尾声产生的压强将不能顶动锥形堵阀4，此时，时间继电器15一直计时，知道到达延时触发的时间导通直线驱动电机11的回路，然后，直线驱动电机11启动，直线驱动电机11带动推杆12移动，使推杆12作用在安装盘5上，以顶动安装盘5远离小直径管2移动，安装盘5带动锥形堵阀4与小直径管2分离，直到安装盘5移动与开关按钮20分离时，开关按钮20在开关弹簧21的作用下远离负压金属片24移动，从而使直线驱动电机11的电路断开，从而使直线驱动电机11停机保持在顶开锥形堵阀4的状态，使小直径管2能一直处于打开状态，以将气提反应釜1内的尾气完全排出，如此，保证气提反应釜能自动控制反应压强的情况下，还能在反应完成后完全排出气提反应釜内的尾气。

在一些实施例中，如图2所示，中空滑动筒7上套设有弹性密封套9，弹性密封套9通过自身形变过盈配合在固定筒6内，通过弹性密封套9消除中空滑动筒7外壁与固定筒6内壁之间的间隙，提高中空滑动筒7与固定筒6的密封强度，使有毒的氟化氢不会通过固定筒6溢出至外界空气中，需要注意的是，弹簧8产生的反作用力远大于弹性密封套9产生的摩擦力，使锥形堵阀4能顺利的弹簧8的作用力下移动。

在一些实施例中，如图1所示，搅拌组件包括中部搅拌轴25、内齿圈26和侧搅拌轴27，中部搅拌轴25、内齿圈26和侧搅拌轴27均转动连接气提反应釜1，中部搅拌轴25上套装有驱动齿轮28，侧搅拌轴27上套装有从动齿轮29，从动齿轮29位于驱动齿轮28与内齿圈26之间，从动齿轮29同时啮合驱动齿轮28与内齿圈26，气提反应釜1的顶部设置有电机30，电机30的输出轴传动连接中部搅拌轴25，中部搅拌轴25上固定有中部搅拌叶31，侧搅拌轴27的底部连接水平摇杆32的一端，水平摇杆32另一端的底部固定有搅拌轴33，搅拌轴33上固定有侧搅拌叶34，通过电机30带动中部搅拌轴25转动，中部搅拌轴25带动驱动齿轮28与中部搅拌叶31转动，而驱动齿轮28带动从动齿轮29转动，由于内齿圈26转动设置，因此，从动齿轮29只具有沿自身轴线的旋转自由度，从动齿轮29带动侧搅拌轴27转动，侧搅拌轴27带动水平摇杆32转动，水平摇杆带动搅拌轴33与其上的侧搅拌叶34转动，使侧搅拌叶34偏心转动，具有较大的搅拌范围，从而加强了搅拌强度，使硫酸与含磷氟渣充分反应，提高了含磷氟渣的利用率。

在一些实施例中，如图1所示，搅拌组件还包括密封盘35，密封盘35位于内齿圈26的下方，并固定连接气提反应釜1，中部搅拌叶31与水平摇杆32均位于密封盘35的下方，中部搅拌轴25与密封盘35之间设置有第一密封圈36，侧搅拌轴27与密封盘35之间设置有第二密封圈37，由于溶液中含有硫酸，具有较强的腐蚀性，为避免硫酸溅射在齿轮上，通过密封盘35将搅拌组件的驱动部分隔离反应溶液，避免齿轮等驱动部件腐蚀，而密封盘35以及以下的部件采用不被硫酸腐蚀的材料制成，例如，玻璃、陶瓷等，通过第一密封圈36提高中部搅拌轴25与密封盘35之间的密封强度，第二密封圈37提高侧搅拌轴27与密封盘25之间的密封强度，而第一密封圈36与第二密封圈37采用氟橡胶，具有较强的抗腐蚀性。

在一些实施例中，如图4所示，尾气处理单元包括压缩机38、气体缓冲罐39、氟硅酸存储罐、微泡发生器40、静态混合器41、换热器42和气液分离罐43，微泡发生器40并联设置有两套，大直径管3的一端通过进气管连接压缩机38，压缩机38的出气端口连接气体缓冲罐39的进气端口，气体缓冲罐39的出气端口连接微泡发生器40的进气端口，氟硅酸存储罐出液口通过液体管45连接流量泵44的进液端口，流量泵44的出液端口连接微泡发生器40的进液端口，微泡发生器40的出液端口连接静态混合器41的进入端口，静态混合器41的流出端口连接换热器42，换热器42连接气液分离罐43，气液分离罐43顶部设置有尾气放空管46，气液分离罐43的底部通过循环管47连接液体管45，氟硅酸存储罐内储存有20％浓度的氟硅酸水溶液，采用20％的氟硅酸水溶液吸收尾气中1％含量的氟化氢气体(尾气)，尾气温度为120℃左右，由于氟化氢中需要被吸收的组分含量较小，因此，需要对其进行加压的同时增加液体的循环量来保证较好的气液混合效果，因此，通过压缩机38对尾气进行加压，使尾气加压后进入到微泡发生器40内，同时氟硅酸溶液进入到微泡发生器40中吸收尾气中的氟化氢，微泡发生器40排出的气液通过静态混合器41保证一定的停留时间，静态混合器41配置调节阀回路联锁保证整个体系内的压力，从而缩小气液比，保证气相与液相较好的混合效果，吸收完成进入到换热器降温，最后经气液分离罐43进行气液分离，液体通过循环管47流入液体管45内，被重新利用。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；以及本领域普通技术人员可知，本发明所要达到的有益效果仅仅是在特定情况下与现有技术中目前的实施方案相比达到更好的有益效果，而不是要在行业中直接达到最优秀使用效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。