磷化铝反应残渣处理应用试验

刘光兆　李智深

[摘要]目前行业内通常采用将磷化铝反应残渣深埋于远离水源的地方的处理方法，存在一定的安全隐患。本试验对磷化铝反应残渣做了一些探索性的试验研究，结果表明利用稀硫酸处理磷化铝反应残渣，其反应生成物——硫酸铝可用于造纸业和净水剂。

[关键词]磷化铝；残渣；硫酸铝；环保

中图分类号：O69 文献标识码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20180413

磷化铝遇水反应后的残渣主要是氢氧化铝，氢氧化铝为无毒性化学品。但在实际的生产应用过程中，磷化铝往往不能完全反应，因此残渣中还含有少量磷化铝，在处理残渣时留下了很大的安全隐患。目前行业的通用做法是把残渣充分散气后在远离水源的地方进行深埋，或者交给环保部门处理。但随着可用土地的减少，各地增容扩库，库区可用来深埋残渣的地点越来越少，残渣处理的难度逐渐加大。而交给环保部门处理的费用大，一般企业难以承受，且粮库一年中熏蒸时间不同，每次用量不同，环保部门不能及时回收，也给企业处理残渣造成了很大的不便。

基于此，本试验拟采用水和适量稀硫酸对残渣进行处理，旨在减少残渣对环境的污染以及获得一定的经济效益。

1实验原理

利用酸碱中和的原理，用工业稀硫酸消除残余的磷化铝，并能生成具有極大经济价值的硫酸铝。

1.1化学反应式

1.2反应物应用

硫酸铝在造纸工业中作为蜡乳液等胶料的沉淀剂，水处理中作絮凝剂，还可作泡沫灭火器的内留剂，制造明矾的原料，纯净的硫酸铝还可制造人造宝石及高级铵明矾。硫酸铝第一大用途是造纸，第二大用途是在饮用水、工业废水处理中做絮凝剂，在这类水中加入硫酸铝后，可以生成胶状的、能吸附和沉淀出细菌、胶体和其他悬浮物的氢氧化铝絮片。

2材料与方法

2.1试剂与仪器

磷化铝片剂（56%）：沈阳丰收农药厂；磷化氢浓度检测仪：德国德尔格；药渣实验处理池：实验室自制反应池；工业稀硫酸（50%）：广州化学药剂厂；水泵V180：东莞光泉泵业源头厂。实验装置见图1，其中A为自来水管，B₁为一号反应池，B₂为二号反应池，C₁、C₂为加热管，M为水泵，D为过滤层。

2.2实验方法

2.2.1工艺流程

本实验工艺流程见图2。

2.2.2实验过程

（1）采用粮堆表面放药的熏蒸方式，在实验仓放置84个药盘，每盘投放500g磷化铝片剂。放药后第3d开始检测磷化氢浓度，每隔2d检测一次，20d后磷化氢浓度降低到152mg/Tn3之下，开启门窗，机械通风散气1d，进仓收集磷化铝药剂残渣。

（2）把磷化铝药剂残渣放进事先准备好的水泥处理池，加上自来水以及适量稀硫酸，为加快反应速度可再加入稀硫酸等量热水。

（3）经化学处理3h后，过滤，将已经不存在危害的滤渣可掩埋处理。

（4）加热滤液至沸腾，然后持续加热到115℃，停止加热，冷却至室温即可得到含有结晶水的硫酸铝。

3结果与分析

3.1残渣成分分析

在反应过程中用磷化氢检测仪检测到有磷化氢溢出，表示在磷化铝片剂残渣中依然有未完全反应的磷化铝，如果采用常规掩埋处理有可能会出现难以预测的安全问题。

3.2残渣实际值与理论值对比分析

由化学质量守恒定律可知1mol磷化铝可产生1mol磷化氢以及1mol的氢氧化铝。

已知药剂42kg，由此计算出理论药渣质量约为33.28kg。称重得到的磷化铝残渣重量（34.47kg）与理论值有偏差，经过分析有三个方面的原因：一是在药渣中有小部分磷化铝片剂未完全反应；二是药渣会吸收水分导致药渣增重；三是在收集药渣的时候存在部分药渣撒落。

3.3效益分析

3.3.1社会效益

通常所用的药渣掩埋法不仅会污染环境还会对附近的人畜造成一定的安全隐患，研究无污染并且具备高附加值的磷化铝残渣处理的工艺流程对社会环境保护具有重要的意义。

生产的硫酸铝如果加氢氧化钙进行聚合反应生成聚合硫酸铝，不仅可以净化日常生活用水，使净化后的水质达到相关规定的饮用水标准，还能普遍使用在工业用水和城市污水处理流程中，使处理后的污水达到排放标准。

3.3.2经济效益

经调查资料得知韶关市储粮大约为30万t（其中不包括农村散户储粮数量），以国家熏蒸标准来计算，韶关市平均每年用于杀虫储粮大约需要6.5t磷化铝片剂。然而96%的药物残渣通常采用掩埋法处理，但这样做不仅造成环境污染，浪费资源，并且还存在一定的安全隐患。为此，开展此项研究的目的就是解决磷化铝残渣利用率，减少环境污染，降低粮食储藏成本，以达到造福社会的目的。

本工艺流程简单，生产成本比较低，以本次实验为例进行成本分析，具体信息见表1。

目前市场粉末硫酸铝售价1350元/t，由本次实验可知lt磷化铝产生的废渣可以生产2.86t硫酸铝，减去成本262.3元，可得净利润1087.7元。

从调查资料得知，中国一年粮食产量大约为5.5亿t，加上5%的进口数量，中国一年的粮食数量大约为5.775亿t。如果用于储粮杀虫所用的磷化铝残渣都加以回收再利用将在国内形成一个新的巨大的经济效益点。

3.3.3进一步提高效益

将研究硫酸铝继续转化为高纯度氢氧化铝，即在第四步过滤的滤液中加入碱溶液，调节pH值为6.5，反应池开始生成氢氧化铝沉淀，然后将生成的白色沉淀低温干燥，最后粉碎制得氢氧化铝粉末。经过市场调查得知，目前高纯度氢氧化铝市场价位在1万元，t左右。如果转化提纯成功可很大程度上提高磷化铝残渣利用率以及经济效益。

4结论

磷化铝回收具有可行性，具有极大的社会效益和经济价值。在今后的研究中应继续探讨如何提纯硫酸铝用以制造具有更高经济效益的工业产品，更好地降低储粮成本，提高资源利用率，实现绿色储粮。