CN101265043A - 一种改性磷石膏生产建筑石膏的方法 - Google Patents

一种改性磷石膏生产建筑石膏的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种改性磷石膏生产建筑石膏的方法，属于磷化工制备技术领域。原料磷石膏，电石渣经破碎后与改性剂Al2O3和稀土金属按重量比为76～88∶5～15∶3～10∶0.5～1.5比例配料，制粒，在无水洗煅烧工艺中煅烧改性，控制温度为150～300℃，煅烧时间20～30min后出窑，得到改性磷石膏，产品的性能达到及符合《建材石膏》GB9776－88优等品要求。同时改性全程处理时间短，能耗低，磷石膏资源得到了合理的利用，对于解决磷石膏堆存所带来的占用土地及污染环境等问题具有重要意义。

Description

一种改性磷石膏生产建筑石膏的方法
一、技术领域：
本发明涉及一种改性磷石膏生产建筑石膏的方法，属于磷化工行业制备技术领域。
二、背景技术：
磷复肥是保障国家粮食安全的重要基础，磷石膏则是磷复肥生产的必然产物，全世界磷石膏的排放量超过2.8亿t，我国每年磷石膏的排放量超过2200万t，但磷石膏的利用率未超过10％，磷石膏的处理处置及综合利用已成为一个世界性的难题。磷石膏的堆放不仅占用大量土地，污染环境，而且还给生产企业带来很大的经济负担，磷石膏能否综合利用已成为制约磷复肥行业实现可持续发展的关键因素之一，也是保证我国粮食安全的重要因素。
其中磷石膏一个最主要的利用方向是改性磷石膏代替天然石膏，广泛用于生产水泥缓凝剂、粉刷石膏、刮墙腻子、石膏砂浆、石膏砌块、纸面石膏板、纤维石膏板、石膏条板、装饰石膏板及其它石膏建材制品等。但由于磷石膏中含有一定量的磷酸、有机磷、无机磷、氟等杂质，直接采用传统的制取石膏粉的方法即水洗法，虽能制取合格的石膏粉，但会产生大量的污水，严重影响了磷石膏的利用，并对环境造成了严重的威胁，甚至会影响当地的水资源。我国利用改性磷石膏代替天然石膏的利用率还不到2％。
采用无水洗加煅烧工艺，既可消除磷石膏的二次污染、降低能耗，又有利于节约资源、保护环境，还可以生产出高质量的改性磷石膏产品。无水石膏经活性材料激发与改性，其强度与耐水性大大优于建筑石膏，国外大量采用无水石膏，β-半水石膏胶凝材料，以改善建筑石膏性能。无水煅烧使磷石膏中共晶磷转化为惰性的焦磷酸钙，同时有机物挥发，可消除共晶磷、有机物的有害影响。将磷石膏煅烧成无水石膏，同时除去有机物与共晶磷，在其活性激发基础上，用无机活性材料改性，是磷石膏资源化新途径。
在公开号为CN 1394823A中公开了一种利用磷肥厂废渣磷石膏，同时加以其它废渣、废液为添加剂生产水泥、水泥缓凝剂和水泥增强剂的改性磷石膏及其制备。其主要重量组成为：添加剂(硫酸铝渣、明矾石、草木灰、膨润土、矿渣、地开石、造纸厂及碱厂的废液废渣、白泥和海泡石当中的两种或者几种)10～30％、磷石膏70～90％。将重理比70～90％磷石膏和10～30％添加剂混合，堆放在一定温度下中制得改性磷石膏，如果将30～100℃闷热处理8～48小时的改性磷石膏成型经烘干后成灰水泥缓凝剂，如果将闷热8～48小时的改性磷石膏经600～900℃高温煅烧，即可成水泥增强剂。解决磷石膏废渣、废液的污染问题。
在公开号为CN 1872765A中公开了一种利用磷石膏生产建筑石膏粉的方法。其工艺过程为：将磷石膏废渣预均堆场后送入连续式高效煅烧窑中煅烧，出窑，在自然条件下陈化7～15天后磨成100～200目粉即成，上述煅烧窑温度控制在130～300℃。该发明采用独特的煅烧工艺方法，将杂质成分复杂的磷石膏废渣，处理成广泛应用于建筑的高性能石膏制品，该方法摆脱了传统工艺中将磷石膏水洗后利用的老路子，避免了环境与水的二次污染，节约水资源，且能够生产出符合国家标准的石膏粉。
在公开号为CN 1389421A中公开了一种改质磷石膏砖及作水泥缓凝剂的应用。本改质磷石膏砖含80～95％磷石膏，2～15％增强剂，3～10wt％改质剂组分，各组分量之和100wt％的混合物，经成型、自然干燥制成，该改质磷石膏砖含水量＜10wt％，SO3＞35wt％，pH＞7，P2O5＜0.1wt％。本改质磷石膏砖作为水泥生产的缓凝剂。其使用性能完全达到水泥生产的要求，可降低水泥生产的成本，并提高水泥性能。
在这些磷石膏的利用过程中，煅烧时间较长，煅烧温度较高，能耗高，对磷石膏的改性没有起到很好的效果，不能够大规模的进行利用。寻找一种高效改性磷石膏的活性材料和方法是无水洗煅烧改性磷石膏生产建筑石膏利用过程中的一个关键技术。如果可以找到一种高效改性磷石膏的活性材料和方法，则有望解决整个磷化工行业磷石膏堆积如山，污染环境的问题。经研究发现如果用电石渣、Al2O3和稀土金属配合后改性磷石膏可以大大提高改性磷石膏的性能，节约能耗，使磷石膏得到更好的处置与大规模的利用。
三、发明内容
本发明的目的是提供一种改性磷石膏生产建筑石膏的方法，原料磷石膏，电石渣经破碎后与改性剂Al2O3和稀土金属制粒，在无水洗煅烧工艺中煅烧改性，使磷石膏的性能改善，同时使改性全程处理时间缩短能耗降低，产品的性能达到及符合《建材石膏》GB9776-88优等品要求。
本发明按以下步骤完成：
1、将原料磷石膏，电石渣以及改性剂Al2O3和稀土金属分别在95℃～100℃下烘干至水分质量百分含量小于8％，时间为1.5～2小时；
所述原料磷石膏的主要化学成分质量百分比为：CaO 26～37％，SO239～51％，Fe2O30.08～3.31％，Al2O30.08～2.65％，P2O50.47～1.28％，F 0.05～0.26％，SiO28.20～15.38％，总量100％；所述电石渣的主要化学成分质量百分比为Ca(OH)225.0～52.0％，CaCO30.21～5.12％，总钙12.33～32.32％，水分35.12～60.60％，MgO 0.10～0.50％，Fe2O30.01～0.10％，Al2O30.20～1.80％，总量100％；所述改性剂Al2O3是Al2O3含量≥99.9wt％的粉未状γ-Al2O3，稀土金属是稀土金属含量≥99.9wt％的粉未状产品；
2、将干燥过的磷石膏、电石渣分别磨细至粒度≤76μm占90％以上，得到磷石膏粉料与电石渣粉料；
3、将粉料磷石膏、电石渣、Al2O3和稀土金属按重量比为76～88∶5～15∶3～10∶0.5～1.5比例配合，连续搅拌10～15分钟，得到均匀混合的粉状物料，将得到的粉状物料加热至150～200℃，制成粒度为4～5mm的颗粒物料；
4、将上述得到的颗粒物料送入煅烧窑中煅烧，煅烧窑温度控制在150～300℃，煅烧时间控制在20～30min后出窑，得到改性磷石膏，进行产品的性能检测，符合《建材石膏》GB9776-88优等品要求。
与公知技术相比本发明的主要优点有：
(1)在无水洗煅烧工艺的基础上加入Al2O3和稀土金属作为改性剂，由于Al2O3和稀土金属的强活性，降低了煅烧温度，提高了改性磷石膏性能；
(2)该工艺不对原料做预处理，适合于各种石膏类产品，摆脱了传统工艺中水洗或陈化后利用的老路子，避免了二次污染；
(3)该工艺利用磷石膏自身CaSO4.2H2O含量较高的特点，将其作为石膏资源进行再利用，生产水泥缓凝剂、石膏砖等建材产品，市场容量巨大，对于解决磷石膏堆存所带来的占用土地及污染环境等问题具有实际的意义；
(4)使磷石膏资源得到了合理的利用，从循环经济和可持续发展角度来看，它将为社会带来巨大的经济效益、环境效益和社会效益。
四、具体实施方式
实施例1：磷石膏主要化学成分质量百分比为：CaO 35.36％，SO247.12％，Fe2O33.01％，Al2O32.05％，P2O51.20％，F 0.06％，SiO211.20％；电石渣的主要化学成分质量百分比为Ca(OH)245.27％，CaCO30.5％，总钙15％，水分37.60％，MgO 0.3％，Fe2O30.08％，Al2O31.25％，将该磷石膏、电石渣、Al2O3、稀土金属镧分别在98℃下烘干2小时，将磷石膏与电石渣进行球磨处理到粒径小于≤76μm占90％以上，将球磨过的磷石膏与电石渣以及购买的粉状γ-Al2O3、稀土金属镧按重量比81∶14∶4∶1比例配合，连续搅拌15分钟，得到均匀混合的粉状物料，加热至200℃，用挤压造粒机压成粒度为4～5mm的颗粒物料，将上述得到的颗粒物料送入煅烧窑中煅烧，煅烧窑温度控制在180～200℃，煅烧时间控制在25min后出窑，得到改性磷石膏，进行产品的性能检测，符合《建材石膏》GB9776-88优等品要求。
实施例2：磷石膏主要化学成分质量百分比为：CaO＝37％，SO2＝50.17％，Fe2O3＝0.1％，Al2O3＝0.59％，P2O5＝1.01％，F＝0.01％，SiO2＝11.12％；电石渣的主要化学成分质量百分比为Ca(OH)247.31％，CaCO31.01％，总钙14.6％，水分35.4％，MgO 0.2％，Fe2O30.06％，Al2O31.42％，将该磷石膏、电石渣、Al2O3、稀土金属铈分别在100℃下烘干2小时，将磷石膏与电石渣进行球磨处理到粒径小于≤76μm占90％以上，将球磨过的磷石膏与电石渣以及购买的粉状γ-Al2O3、稀土金属镧按83∶13∶3∶1比例配合，连续搅拌10分钟，得到均匀混合的粉状物料，加热至180℃，用挤压造粒机压成粒度为4～5mm的颗粒物料，将上述得到的颗粒物料送入煅烧窑中煅烧，煅烧窑温度控制在200～250℃，煅烧时间控制在30min后出窑，得到改性磷石膏，进行产品的性能检测，符合《建材石膏》GB9776-88优等品要求。

Claims (2)

1、一种改性磷石膏生产建筑石膏的方法，其特征在于：其按以下步骤完成，
1)、将原料磷石膏，电石渣以及改性剂Al2O3和稀土金属分别在95℃～100℃下烘干至水分质量百分含量小于8％；
2)、将干燥过的磷石膏、电石渣分别磨细至粒度≤76μm占90％以上，得到磷石膏粉料与电石渣粉料；
3)、将粉料磷石膏、电石渣及改性剂Al2O3和稀土金属按重量比为76～88∶5～15∶3～10∶0.5～1.5比例配合，连续搅拌10～15分钟，得到均匀混合的粉状物料，将得到的粉状物料加热至150～200℃，制成粒度为4～5mm的颗粒物料；
4)、将上述得到的颗粒物料送入煅烧窑中煅烧，煅烧窑温度控制在150～300℃，煅烧时间控制在20～30min后出窑，得到符合《建材石膏》GB9776-88优等品要求的改性磷石膏。
2、根据权利要求1所述的改性磷石膏生产建筑石膏的方法，其特征在于：
所述原料磷石膏的主要化学成分质量百分比为：CaO 26～37％，SO239～51％，Fe2O30.08～3.31％，Al2O30.08～2.65％，P2O50.47～1.28％，F 0.05～0.26％，SiO28.20～15.38％，总量100％；所述电石渣的主要化学成分质量百分比为Ca(OH)225.0～52.0％，CaCO30.21～5.12％，总钙12.33～32.32％，水分35.12～60.60％，MgO 0.10～0.50％，Fe2O30.01～0.10％，Al2O30.20～1.80％，总量100％；所述改性剂Al2O3是Al2O3含量≥99.9wt％的粉未状γ-Al2O3，稀土金属是稀土金属含量≥99.9wt％的粉未状产品。
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