CN102351448A - 磷石膏的改性及无害化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磷石膏的改性及无害化处理方法，其方法包括以下步骤：⑴清洗，⑵中和，⑶脱水，(4)煅烧，(5)包装。本发明方法制得的改性磷石膏粉，是一种建筑材料的原料，可用来制作磷石膏高强度水泥纤维板，由这种纤维板制作的改性磷石膏夹心板材，用于墙体材料、楼板和屋面板具有良好的抗冻、保温、隔热、耐腐蚀、防水、防火、强度高、比重轻等性能，还具有易于安装等优点。本方法将磷化工企业废渣磷石膏通过改性处理，使之资源化，可用于生产建筑材料，符合国家节能政策和循环经济的发展方向；即便因为投资等原因，暂时不能使用消化，也可长期堆存而不会危害环境，实现无害化。
Description
技术领域
本发明涉及化工废弃物的处理，具体而言，涉及磷石膏的改性和无害化处理。
背景技术
众所周知，生产复合磷肥和磷酸盐都需要磷酸，而生产湿法磷酸必将产生大量的废渣－－磷石膏。磷石膏是一种酸性废弃物，其中含有大量的硫酸根，还有砷和氟的化合物，以及多种重金属。迄今为止，磷化工企业的磷石膏除了少量得到利用而外，绝大部分仍然堆放在堆放场地。这样堆放，一旦遇到下雨，其中的有害物质随雨水溢出，会对周边的土地和水体造成严重的污染，危害环境。某企业曾经因为堆放磷石膏的坝垮塌，坝中污水污染了一条江，危害了数以万计的沿岸居民。同时，磷石膏中的主要成分硫酸钙又是可利用的资源。因此寻求使磷石膏的资源化和无害化成为人们急待解决的课题。
目前，涉及磷石膏利用的专利申请件逐渐增加，例如200410021766.4号“用磷石膏生产建筑装饰材料和墙体材料的方法”、 200410081601.6号“用磷石膏生产的型材及其制法”、200510021180.2号《一种磷石膏综合利用的方法》、200610048734.2号《一种煤矸石与磷石膏综合利用的方法》、 200710112768.8号《湿法磷酸磷石膏堆场淋溶水回收利用方法》以及200820081540.7号《一种磷石膏分解循环流化床余热利用一体化装置》等，这些利用磷石膏的技术方案，投资高，实施比较困难，因此能够处理的磷石膏数量有限。目前仍然有大量的磷石膏堆积如山，其安全隐患犹存。
发明内容
本发明的目的是提供一种磷石膏的改性及无害化处理方法，以解决磷石膏的资源化和无害化问题。
发明人提供的磷石膏的改性及无害化处理方法包括以下步骤：
⑴ 清洗
将从磷石膏渣场挖出的磷石膏送入清洗池，用清水清洗，带走部分硫酸根、磷酸根和可溶性无机盐，其中含有部分重金属的离子；洗水送入石灰乳池，用于消化生石灰，制备石灰乳；
⑵ 中和
将清洗过的磷石膏送入带搅拌器的中和槽内，加入石灰乳，高强度搅拌下混合反应，石灰乳与磷石膏中残余的硫酸根和磷酸根发生中和反应，生成硫酸钙和磷酸钙，从而除去硫酸根和磷酸根；
⑶ 脱水
将磷石膏通过滤水筛，振动下脱出其中水分；
(4) 煅烧
将脱水后的磷石膏送入隧道窑高温煅烧，脱出磷石膏的结晶水、P2O5和氟，使其水含量低于10％；再将经过煅烧的磷石膏送入磨机磨细；
(5) 包装
将磨细的磷石膏粉装袋，送入库房。
上述第一步中，所述清水的量为磷石膏质量的1～1.5倍。
上述第二步中，所述磷石膏与石灰乳的比例控制为2～3∶1，所述搅拌时间为15分钟。
上述第三步中，所述滤水筛为60～100目，所述振动的频率为1～2次/秒。
上述第四步中，磷石膏在隧道窑高温煅烧的温度为700℃～800℃，煅烧时间为20～30分钟；经过煅烧的磷石膏在磨机中磨到400～1200目；所述磨机是球磨机或雷蒙磨机。
上述第五步中，所述装袋的袋子为聚氯乙烯内袋加聚丙烯纤维编织袋。
磷石膏经过改性后，P2O5、F2及水分明显降低，经中科院地化所检测，磷石膏改性后其放射性指标未超过国家标准，实现了磷石膏的无害化。
发明人指出，本发明制得的改性磷石膏粉，是一种建筑材料的原料，可用来制作磷石膏高强度水泥纤维板，由这种纤维板制作的改性磷石膏夹心板材，用于墙体材料、楼板和屋面板具有良好的抗冻、保温、隔热、耐腐蚀、防水、防火、强度高、比重轻等性能，还具有易于安装等优点，可在城镇、农村房屋建筑中推广应用。
本发明提供的磷石膏的改性及无害化处理方法，将磷化工企业废渣磷石膏通过改性，使之资源化，可用于生产建筑材料，符合国家节能政策和循环经济的发展方向；即便因为投资等原因，暂时不能使用消化，也可长期堆存而不会危害环境，实现无害化。
具体实施方式
实施例 取贵州省某企业排放的磷石膏为原料，经检测其化学成分（质量分数）如下表所示：
成分 SO3 CaO SiO2 F MgO Al2O3 Fe2O3
含量 39.46 31.40 4.99 0.2 0.04 0.04 0.21
成分 P2O5 Na2O K2O TiO2 MnO 烧失量 合计
含量 1.18 0.09 0.09 0.07 0.01 21.76 100
清洗：将从磷石膏渣场挖出的磷石膏送入清洗池，用磷石膏量1.2倍的清水清洗，带走部分硫酸根、磷酸根和可溶性无机盐；洗水送入石灰乳池，用于消化生石灰，制备石灰乳；
中和：将清洗过的磷石膏送入带搅拌器的中和槽内，加入磷石膏量1/3的石灰乳，高强度搅拌15分钟，石灰乳与磷石膏混合，与残余的硫酸根和磷酸根发生中和反应，从而除去硫酸根和磷酸根；
脱水：将磷石膏通过100目的滤水筛，以2次/秒频率振动，脱出其中水分；
煅烧：磷石膏送入隧道窑在800℃下高温煅烧30分钟，脱出磷石膏中的结晶水、P2O5和氟，使其水含量低于10％；再将经煅烧的磷石膏送入球磨机磨细到400～500目；
包装：用聚氯乙烯内袋加聚丙烯纤维编织袋包装磷石膏粉，每袋50kg，送入库房堆存。
此时磷石膏的成分经检测其化学成分（质量分数）如下表所示：
成分 SO3 CaO SiO2 F MgO Al2O3 Fe2O3
含量 44.46 32.40 2.99 0.04 0.02 0.02 0.18
成分 P2O5 Na2O K2O TiO2 MnO 烧失量 合计
含量 0.18 0.04 0.04 0.04 0.01 19.67 100
可见P2O5 ≤0.3％, F≤0.1％，符合生产建材的要求，实现了磷石膏的资源化和无害化。
Claims (6)
1. 磷石膏的改性及无害化处理方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
⑴ 清洗
将从磷石膏渣场挖出的磷石膏送入清洗池，用清水清洗，带走部分硫酸根、磷酸根和可溶性无机盐，其中含有部分重金属的离子；洗水送入石灰乳池，用于消化生石灰，制备石灰乳；
⑵ 中和
将清洗过的磷石膏送入带搅拌器的中和槽内，加入石灰乳，高强度搅拌下混合反应，石灰乳与磷石膏中残余的硫酸根和磷酸根发生中和反应，生成硫酸钙和磷酸钙，从而除去硫酸根和磷酸根；
⑶ 脱水
将磷石膏通过滤水筛，振动下脱出其中水分；
(4) 煅烧
将脱水后的磷石膏送入隧道窑高温煅烧，脱出磷石膏的结晶水、P2O5和氟，使其水含量低于10％；再将经过煅烧的磷石膏送入磨机磨细；
(5) 包装
将磨细的磷石膏粉装袋，送入库房。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于第⑴步中，所述清水的量为磷石膏质量的1～1.5倍。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于第⑵步中，所述磷石膏与石灰乳的比例控制为2～3∶1，所述搅拌时间为15分钟。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于第(3)步中，所述滤水筛为60～100目，所述振动的频率为1～2次/秒。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于第(4)步中，所述磷石膏在隧道窑高温煅烧的温度为700℃～800℃，煅烧时间为20～30分钟；经过煅烧的磷石膏在磨机中磨到400～1200目；所述磨机是球磨机或雷蒙磨机。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述第(5)步中，所述装袋的袋子为聚氯乙烯内袋加聚丙烯纤维编织袋。
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