用于生产硫酸亚铁和磷酸的方法与流程

本公开内容总体涉及用于生产硫酸亚铁和磷酸的方法。本公开内容特别但非排他地涉及通过用硫酸处理磷酸亚铁来生产硫酸亚铁和磷酸的方法。

背景技术：

1、这个部分说明有用的背景技术信息，而不承认本文所述的任何技术代表现有技术。

2、磷是所有生物体需要的在土壤和岩石中发现的天然存在的养分。磷(磷酸盐)与氮(硝酸盐)一起是容易被植物吸收用于生长的必要植物养分。然而，当这些养分以不希望的过量可得到时，它们可促进植物快速生长，这就是为什么它们广泛用于肥料中的原因。水生环境中高水平的磷酸盐可促进藻类生长，导致可潜在引起富营养化的藻华，因为厚的藻丛阻断阳光引起藻类细胞逐渐死亡。当死的藻类细胞分解时，氧从水柱被夺走，引起可导致鱼类和其他水生生物大量死亡的缺氧条件。

3、废水处理系统，常用于减少生化需氧量(bod)、氮和磷至可接受水平。为了保护环境，工业和城市废水处理厂的任务是减少污染物(包括磷)的水平，使得经处理的流出物在将其排入当地水体之前满足环境标准。

4、存在两种从废水除磷的方法：生物去除和化学去除。可通过在厌氧和好氧条件中循环活性污泥(这可建立能够在细胞内将磷存储为聚磷酸盐的微生物群体)来实现生物除磷。如果这些特定微生物以足够的数量存在，则磷将与废活性污泥一起去除。

5、可通过将金属基凝结剂(最经常铁基凝结剂)投配至废水中来进行磷的化学去除。此外，通常使用铝基凝结剂。如果铁盐用于除磷，则可使用亚铁和三价铁。在三价铁的情况下，经由两种途径分离磷酸盐，(i)当铁添加至废水时其与废水中存在的磷酸盐反应，形成不可溶的磷酸铁；(ii)铁离子在水中水解，形成致密的、凝胶状絮体(氢氧化铁)，磷酸铁被吸附至絮体。当二价铁用于磷酸盐分离时，可出现除了对于三价铁提到的两种之外的其他途径。常见地，在水处理工艺中亚铁氧化为三价铁并然后途径(i)和(ii)将用于磷酸盐分离。如果亚铁未氧化，如果ph接近中性或一些ph单位高于中性，磷酸亚铁将沉淀。还可能的是一些二价铁与水水解并形成可吸附磷酸盐的氢氧化亚铁絮体。但是在大多数情况下，铁被氧化并且将不存在氢氧化亚铁。

6、沉淀的磷酸铁和氢氧化铁絮体与吸附的磷酸盐将最终在污水污泥中。这些污泥迅速变成腐败物，并且三价铁被还原成二价铁。当这发生时，磷酸盐将再次沉淀为磷酸亚铁。磷酸亚铁主要在污泥中形成，并且在污泥储存中形成，但主要在厌氧消化器中形成。为了从废水和/或污泥去除磷酸亚铁，可使用磁性方式或利用磁体的方法。

7、在若干地质学环境中发现了蓝铁矿矿物。少量的锰mn2+、镁mg和钙ca可替代结构中的铁fe2+。

8、源自废水处理厂的污泥的磷酸亚铁是无定形的。矿物蓝铁矿具有与源自污泥的无定形磷酸亚铁不同的结构。

9、磷酸亚铁可在各种应用中进一步使用，例如来沉淀硫离子(sulphide ion)和作为铁肥料。通常已知的是铁可在碱性环境中与磷酸盐分离，产生两种产物：待用于凝结剂生产的铁产物和待用作肥料的磷酸盐基产物。

10、仍然需要新的方法用于分离磷酸亚铁的磷酸盐和铁。

技术实现思路

1、所附权利要求限定保护范围。未被权利要求书覆盖的说明书和/或附图中仪器、产品和/或方法的任何实例和技术描述不作为本发明的实施方案呈现，但是作为可用于理解本发明的背景技术或实例。

2、在第一方面，本发明提供用于生产硫酸亚铁和磷酸的方法，其包括

3、用硫酸处理磷酸亚铁用于生产包含硫酸亚铁和磷酸的混合物；

4、冷却该混合物用于沉淀硫酸亚铁；和

5、回收硫酸亚铁、磷酸、或硫酸亚铁和磷酸。

6、在第二方面，本发明提供硫酸用于处理磷酸亚铁以生产硫酸亚铁和磷酸的用途，其中使用的硫酸的摩尔量与磷酸亚铁中铁的摩尔量之比为0.5-10、优选1-10、更优选1-8、甚至更优选1-5、更甚至优选1-4。

7、在第三方面，本发明提供使用本发明的方法生产的硫酸亚铁和磷酸。

8、在第四方面，本发明提供使用本发明的方法生产的硫酸亚铁在凝结剂工艺中和/或使用本发明的方法生产的磷酸溶液作为肥料或用于生产纯的磷酸和其他磷酸盐的用途。

9、令人惊讶地发现了通过用硫酸处理磷酸亚铁可分离铁和磷酸盐。令人惊讶地发现了可通过用硫酸处理磷酸亚铁来生产绿矾(feso4·7h2o即硫酸亚铁(ferrous sulphate)或硫酸亚铁(iron sulphate))和磷酸。

10、令人惊讶地发现了生产的绿矾是令人惊讶纯净的，尤其在重金属含量方面。

11、令人惊讶地发现了本发明的方法提供简单方法用于生产例如在凝结剂工艺中待使用的硫酸亚铁和待用作例如肥料或用于生产纯的磷酸和其他磷酸盐的磷酸溶液。

12、在上述中说明了不同的无约束实例方面和实施方案。上述的实施方案仅用于解释可在不同实施方式中使用的所选择方面或步骤。一些实施方案可仅参考一些实例方面来被呈现。应理解的是对应的实施方案也可适用于其他实例方面。

1.用于生产硫酸亚铁和磷酸的方法，其包括

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述磷酸亚铁源自肥料、富含磷酸盐的工业侧料流、富含磷酸盐的工业废流料、废水处理工艺，优选来自污泥，例如来自废水处理工艺的污水污泥。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在冷却所述混合物之前，优选通过过滤从所述混合物去除杂质。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中将所述混合物冷却至0℃-50℃、优选0℃-30℃、更优选1℃-15℃、甚至更优选1℃-10℃、进一步甚至更优选1℃-5℃的温度范围。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中优选通过过滤、沉降或离心来从所述混合物回收沉淀的硫酸亚铁。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中优选使用硫酸来洗涤回收的沉淀的硫酸亚铁。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中用过量的硫酸处理磷酸亚铁。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中硫酸的摩尔量与所述磷酸亚铁中铁的摩尔量之比为0.5-10、优选1-10、更优选1-8、甚至更优选1-5、更甚至优选1-4。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中在处理中应用混合。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中在处理之前，所述磷酸亚铁具有至少5％的固体含量，优选10％-90％，更优选20％-80％。

11.根据权利要求5-12中任一项所述的方法，其中从过滤回收包含磷酸的滤液和/或从离心回收包含磷酸的上清液。

12.根据权利要求13所述的方法，其中优选在酸再生工艺中，从所述滤液和/或从所述上清液分离磷酸。

13.硫酸用于处理磷酸亚铁以生产硫酸亚铁和磷酸的用途，其中使用的硫酸的摩尔量与所述磷酸亚铁中铁的摩尔量之比为0.5-10、优选1-10、更优选1-8、甚至更优选1-5、更甚至优选1-4。

14.使用根据权利要求1-12中任一项所述的方法生产的硫酸亚铁和/或磷酸。

15.使用根据权利要求1-12中任一项所述的方法生产的硫酸亚铁在凝结剂工艺中或使用根据权利要求1-12中任一项所述的方法生产的磷酸溶液作为肥料或用于生产纯的磷酸和其他磷酸盐的用途。