磷化鋁反應殘渣處理應用試驗

劉光兆　李智深

[摘要]目前行業內通常采用將磷化鋁反應殘渣深埋于遠離水源的地方的處理方法，存在一定的安全隱患。本試驗對磷化鋁反應殘渣做了一些探索性的試驗研究，結果表明利用稀硫酸處理磷化鋁反應殘渣，其反應生成物——硫酸鋁可用于造紙業和凈水劑。

[關鍵詞]磷化鋁；殘渣；硫酸鋁；環保

中圖分類號：O69 文獻標識碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20180413

磷化鋁遇水反應后的殘渣主要是氫氧化鋁，氫氧化鋁為無毒性化學品。但在實際的生產應用過程中，磷化鋁往往不能完全反應，因此殘渣中還含有少量磷化鋁，在處理殘渣時留下了很大的安全隱患。目前行業的通用做法是把殘渣充分散氣后在遠離水源的地方進行深埋，或者交給環保部門處理。但隨著可用土地的減少，各地增容擴庫，庫區可用來深埋殘渣的地點越來越少，殘渣處理的難度逐漸加大。而交給環保部門處理的費用大，一般企業難以承受，且糧庫一年中熏蒸時間不同，每次用量不同，環保部門不能及時回收，也給企業處理殘渣造成了很大的不便。

基于此，本試驗擬采用水和適量稀硫酸對殘渣進行處理，旨在減少殘渣對環境的污染以及獲得一定的經濟效益。

1實驗原理

利用酸堿中和的原理，用工業稀硫酸消除殘余的磷化鋁，并能生成具有極大經濟價值的硫酸鋁。

1.1化學反應式

1.2反應物應用

硫酸鋁在造紙工業中作為蠟乳液等膠料的沉淀劑，水處理中作絮凝劑，還可作泡沫滅火器的內留劑，制造明礬的原料，純凈的硫酸鋁還可制造人造寶石及高級銨明礬。硫酸鋁第一大用途是造紙，第二大用途是在飲用水、工業廢水處理中做絮凝劑，在這類水中加入硫酸鋁后，可以生成膠狀的、能吸附和沉淀出細菌、膠體和其他懸浮物的氫氧化鋁絮片。

2材料與方法

2.1試劑與儀器

磷化鋁片劑（56%）：沈陽豐收農藥廠；磷化氫濃度檢測儀：德國德爾格；藥渣實驗處理池：實驗室自制反應池；工業稀硫酸（50%）：廣州化學藥劑廠；水泵V180：東莞光泉泵業源頭廠。實驗裝置見圖1，其中A為自來水管，B₁為一號反應池，B₂為二號反應池，C₁、C₂為加熱管，M為水泵，D為過濾層。

2.2實驗方法

2.2.1工藝流程

本實驗工藝流程見圖2。

2.2.2實驗過程

（1）采用糧堆表面放藥的熏蒸方式，在實驗倉放置84個藥盤，每盤投放500g磷化鋁片劑。放藥后第3d開始檢測磷化氫濃度，每隔2d檢測一次，20d后磷化氫濃度降低到152mg/Tn3之下，開啟門窗，機械通風散氣1d，進倉收集磷化鋁藥劑殘渣。

（2）把磷化鋁藥劑殘渣放進事先準備好的水泥處理池，加上自來水以及適量稀硫酸，為加快反應速度可再加入稀硫酸等量熱水。

（3）經化學處理3h后，過濾，將已經不存在危害的濾渣可掩埋處理。

（4）加熱濾液至沸騰，然后持續加熱到115℃，停止加熱，冷卻至室溫即可得到含有結晶水的硫酸鋁。

3結果與分析

3.1殘渣成分分析

在反應過程中用磷化氫檢測儀檢測到有磷化氫溢出，表示在磷化鋁片劑殘渣中依然有未完全反應的磷化鋁，如果采用常規掩埋處理有可能會出現難以預測的安全問題。

3.2殘渣實際值與理論值對比分析

由化學質量守恒定律可知1mol磷化鋁可產生1mol磷化氫以及1mol的氫氧化鋁。

已知藥劑42kg，由此計算出理論藥渣質量約為33.28kg。稱重得到的磷化鋁殘渣重量（34.47kg）與理論值有偏差，經過分析有三個方面的原因：一是在藥渣中有小部分磷化鋁片劑未完全反應；二是藥渣會吸收水分導致藥渣增重；三是在收集藥渣的時候存在部分藥渣撒落。

3.3效益分析

3.3.1社會效益

通常所用的藥渣掩埋法不僅會污染環境還會對附近的人畜造成一定的安全隱患，研究無污染并且具備高附加值的磷化鋁殘渣處理的工藝流程對社會環境保護具有重要的意義。

生產的硫酸鋁如果加氫氧化鈣進行聚合反應生成聚合硫酸鋁，不僅可以凈化日常生活用水，使凈化后的水質達到相關規定的飲用水標準，還能普遍使用在工業用水和城市污水處理流程中，使處理后的污水達到排放標準。

3.3.2經濟效益

經調查資料得知韶關市儲糧大約為30萬t（其中不包括農村散戶儲糧數量），以國家熏蒸標準來計算，韶關市平均每年用于殺蟲儲糧大約需要6.5t磷化鋁片劑。然而96%的藥物殘渣通常采用掩埋法處理，但這樣做不僅造成環境污染，浪費資源，并且還存在一定的安全隱患。為此，開展此項研究的目的就是解決磷化鋁殘渣利用率，減少環境污染，降低糧食儲藏成本，以達到造福社會的目的。

本工藝流程簡單，生產成本比較低，以本次實驗為例進行成本分析，具體信息見表1。

目前市場粉末硫酸鋁售價1350元/t，由本次實驗可知lt磷化鋁產生的廢渣可以生產2.86t硫酸鋁，減去成本262.3元，可得凈利潤1087.7元。

從調查資料得知，中國一年糧食產量大約為5.5億t，加上5%的進口數量，中國一年的糧食數量大約為5.775億t。如果用于儲糧殺蟲所用的磷化鋁殘渣都加以回收再利用將在國內形成一個新的巨大的經濟效益點。

3.3.3進一步提高效益

將研究硫酸鋁繼續轉化為高純度氫氧化鋁，即在第四步過濾的濾液中加入堿溶液，調節pH值為6.5，反應池開始生成氫氧化鋁沉淀，然后將生成的白色沉淀低溫干燥，最后粉碎制得氫氧化鋁粉末。經過市場調查得知，目前高純度氫氧化鋁市場價位在1萬元，t左右。如果轉化提純成功可很大程度上提高磷化鋁殘渣利用率以及經濟效益。

4結論

磷化鋁回收具有可行性，具有極大的社會效益和經濟價值。在今后的研究中應繼續探討如何提純硫酸鋁用以制造具有更高經濟效益的工業產品，更好地降低儲糧成本，提高資源利用率，實現綠色儲糧。