CN104150796B - 一种磷石膏水洗技术的综合处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种磷石膏水洗技术的综合处理方法，将湿法磷酸副产的磷石膏加水搅拌，静置后，得到下层石膏、上层洗涤液以及漂浮在滤液上的漂浮物A，分别收集漂浮物A以及上层洗涤液；在上层洗涤液中添加漂浮物A和生石灰，并进行搅拌、静置，得到絮状漂浮物B，分别收集漂浮物B和下层水溶液；在下层水溶液中加入酸溶液调节pH值后，用于磷石膏的循环洗涤。处理后的磷石膏可用作优质的结构材料与辅助材料，并将磷石膏原材料中的杂质转化为二次资源，变废为宝。

Description

一种磷石膏水洗技术的综合处理方法
技术领域
本发明涉及一种磷石膏的综合处理方法，尤其涉及一种磷石膏水洗技术的综合处理方法，属于磷石膏的资源化利用领域。
背景技术
磷石膏是湿法磷酸生产中的主要副产品，主要成分为二水硫酸钙(CaSO4·2H2O)；此外还有少量的磷矿、磷酸、氟化钙、氟化钠，Si、Mg、Al、Fe等金属的氧化物，以及微量的放射性元素。目前我国每年磷酸的生产量(按P2O5计)约为500万吨/年，这将会导致大约2500万吨磷石膏的产生。由于技术水平的限制，目前我国磷石膏实际利用率仅为10％左右，大量的磷石膏实际上未能得到有效的处理。磷石膏的堆存不仅占用大量土地，耗费大量资金，而且随着时间的推移，磷石膏中可溶性的P2O5、氟等杂质随雨水浸出产生酸性废水，引起土壤、水系、大气的污染，造成严重的生态危害。
目前对磷石膏的处理主要有浮选法、热解法、分级法、水洗法、中和法等，然而它们均存在处理能力有限或者成本过高的缺点。虽然水洗法为常温物理过程，适于批量化处理磷石膏，但每吨磷石膏洗涤用水量达5吨以上，这对水资源造成了极大的浪费，同时洗涤废水的排放也会对环境造成二次污染。传统水洗法虽然大大提高了磷石膏的品位，然而洗涤废水中的杂质并未得到合理的利用。
杂质的存在是磷石膏品质低下的主要原因。其中可溶性磷使半水石膏的凝结时间延长、强度降低，可溶氟使二水硫酸钙晶体力度分散不均匀、晶体间的结合力减弱，有机物与金属离子的存在也会在很大程度上引起石膏的结构及品质的降低。在提高磷石膏品位的同时，其中的杂质如能得到有效利用，也能变为二次资源，从而尽可能地减小对生态环境造成的不利影响。
发明内容
针对以上问题，本发明提出了一种有效利用磷石膏中的有机物杂质及可溶磷、氟杂质的复合水洗方法，利用水洗过程中获得的有机漂浮物对洗涤过滤水中加碱反应后产生的磷酸钙和氟化钙起絮凝作用，使沉淀物漂浮，去除洗涤水中的磷、氟物质，实现洗涤水的循环利用。
本发明具体是通过以下步骤实现的：一种磷石膏水洗技术的综合处理方法，将湿法磷酸副产的磷石膏加水搅拌，静置后，得到下层石膏、上层洗涤液以及漂浮在滤液上的漂浮物A，分别收集漂浮物A以及上层洗涤液；在上层洗涤液中添加漂浮物A和生石灰，并进行搅拌、静置，得到絮状漂浮物B，分别收集漂浮物B和下层水溶液；在下层水溶液中加入酸溶液调节pH值后，用于磷石膏的循环洗涤。
具体操作步骤：
(1)将磷石膏与水按1:(3～5)的质量比倒入搅拌机，使水与石膏充分混匀，打开电源搅拌0.2-2h后，静置5-10min使洗涤后的磷石膏自然沉降。
(2)分别收集液面上的漂浮物A和上层洗涤液。
(3)将收集的漂浮物A与生石灰同时加入洗涤液中，生石灰与磷石膏的质量比为(0.5～1)：1000，调整溶液的pH维持在8～11，搅拌并静置5-10min，得到上层漂浮物B和下层水溶液。
(4)通过捕获网将步骤(3)得到的漂浮物B收集备用，并在下层水溶液中加入硫酸，调整pH值至6～8，将中和后的水溶液倒入洗涤池作为磷石膏的新一轮洗涤用水。
(5)重复1-3的操作4-6次。
所述步骤(3)中涉及的主要反应为：
Ca(OH)2+H3PO4→CaHPO4·2H2O
Ca(OH)2+2F-→CaF2↓+2OH-。
可用石灰石粉代替生石灰，石灰石粉与磷石膏的质量比为(1～2)：1000。
经过4次洗涤并烘干后的磷石膏呈现弱碱性，CaSO4·2H2O的质量百分数大于95％；风干后的漂浮物B的主要成分为烃类有机物(质量百分数为7％～9％)、二水合磷酸氢钙(质量百分数为86％～87.5％)与氟化钙(质量百分数为3.5％～5％)，此外还含有0.5％～2％的Mg、Fe、Al元素。
本发明具有以下有益效果：
1.收集磷石膏洗涤液液面漂浮的有机物，并与碱一起加入洗涤液中使洗涤液中的磷、氟等杂质沉淀或漂浮到液面上，简单收集漂浮杂质并分将其分离后可获得高热值有机燃料和无机肥料；除杂后的过滤用水可再次用于磷石膏的洗涤处理，实现了水的封闭循环利用。此外，通过循环水洗使磷石膏的杂质含量不断降低，以达到石膏建材的使用要求。
2.处理后的磷石膏可用作优质的结构材料与辅助材料，并将磷石膏原材料中的杂质转化为二次资源，变废为宝。
3.工艺简单，成本低廉，适于批量化处理，有利于推广。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式1
下面结合附图1和实施例对本发明做进一步详细的说明。本发明的一种有效利用磷石膏中的有机物杂质及可溶磷、氟杂质的复合水洗方法，利用水洗过程中获得的有机漂浮物对洗涤过滤水中加碱反应后产生的磷酸钙和氟化钙起絮凝作用，使沉淀物漂浮，去除洗涤水中的磷、氟物质，实现洗涤水的循环利用。
具体操作步骤：
(1)按照石膏与水的质量比为1:4，称取100kg的磷石膏，加入400kg水进行浸泡并搅拌30min；
(2)静置5min后，收集液面漂浮有机物A，并将洗涤液(约385kg)收集；
(3)将A加入洗涤液中，同时加入100g石灰石，调整溶液的pH维持在8，搅拌并静置10min后用捕获网打捞并收集漂浮于液面上的白色絮状杂质B；
(4)在除杂后的洗涤水中添加50mL硫酸(95wt.％)后，调整pH值至6，按照1:4的石膏与水的质量比将洗涤水注入洗涤池中；
(5)重复1-3步骤4次，并将洗涤液注入水处理池；
(6)将循环洗涤后的磷石膏转入干燥箱40℃烘烤12h，至石膏浆表面的吸附水蒸发完全，得到二水硫酸钙含量为96.3wt.％的磷石膏。
上述步骤中涉及的主要反应为：
Ca(OH)2+H3PO4→CaHPO4·2H2O
Ca(OH)2+2F-→CaF2↓+2OH-。
经过5次洗涤并烘干后的磷石膏呈现弱碱性，风干后的漂浮物B的主要成分为烃类有机物(质量百分数为8％)、二水合磷酸氢钙(质量百分数为87％)与氟化钙(质量百分数为4％)，此外还含有1％的Mg、Fe、Al元素。
具体实施方式2
下面结合附图1和实施例对本发明做进一步详细的说明。本发明的一种有效利用磷石膏中的有机物杂质及可溶磷、氟杂质的复合水洗方法，利用水洗过程中获得的有机漂浮物对洗涤过滤水中加碱反应后产生的磷酸钙和氟化钙起絮凝作用，使沉淀物漂浮，去除洗涤水中的磷、氟物质，实现洗涤水的循环利用。
具体操作步骤：
(1)按照石膏与水的质量比为1:3，称取100kg的磷石膏，加入300kg水进行浸泡并搅拌15min；
(2)静置5min后，收集液面漂浮有机物A，并将洗涤液(约297kg)收集；
(3)将A加入洗涤液中，同时加入80g生石灰，调整溶液的pH维持在11，搅拌并静置5min后用捕获网打捞并收集漂浮于液面上的白色絮状杂质B；
(4)在除杂后的洗涤水中添加40mL硫酸(95wt.％)后，调整pH至8，按照1:3的石膏与水的质量比将洗涤水注入洗涤池中；
(5)重复1-3步骤6次，并将洗涤液注入水处理池；
(6)将循环洗涤后的磷石膏转入干燥箱30℃烘烤12h，至石膏浆表面的吸附水蒸发完全，得到二水硫酸钙含量为95.5wt.％的磷石膏。
上述步骤中涉及的主要反应为：
Ca(OH)2+H3PO4→CaHPO4·2H2O
Ca(OH)2+2F-→CaF2↓+2OH-。
经过5次洗涤并烘干后的磷石膏呈现弱碱性，风干后的漂浮物B的主要成分为烃类有机物(质量百分数为8.5％)、二水合磷酸氢钙(质量百分数为86％)与氟化钙(质量百分数为5％)，此外还含有0.5％的Mg、Fe、Al元素。

Claims (5)

1.一种磷石膏水洗技术的综合处理方法，其特征在于：将湿法磷酸副产的磷石膏加水搅拌，静置后，得到下层石膏、上层洗涤液以及漂浮在滤液上的漂浮物A，分别收集漂浮物A以及上层洗涤液；在上层洗涤液中添加漂浮物A和生石灰，并进行搅拌、静置，得到絮状漂浮物B，分别收集漂浮物B和下层水溶液；在下层水溶液中加入酸溶液调节pH值后，用于磷石膏的循环洗涤,其中，所述磷石膏与水的质量比为1:(3～5)。
2.根据权利要求1所述磷石膏水洗技术的综合处理方法，其特征在于：
具体操作步骤：
(1)将磷石膏与水倒入搅拌机，打开电源搅拌0.2-2h后，静置5-10min；
(2)分别收集液面上的漂浮物A和上层洗涤液；
(3)将收集的漂浮物A与生石灰同时加入洗涤液中，生石灰与磷石膏的质量比为(0.5～1)：1000，调整溶液的pH维持在8～11，搅拌并静置5-10min，得到上层漂浮物B和下层水溶液；
(4)通过捕获网将步骤(3)得到的漂浮物B收集备用，并在下层水溶液中加入硫酸调整pH值至6～8，将中和后的水溶液倒入洗涤池作为磷石膏的新一轮洗涤用水；
(5)重复步骤(1)-(3)的操作4-6次。
3.根据权利要求2所述磷石膏水洗技术的综合处理方法，其特征在于：所述步骤(3)中涉及的主要反应为：
Ca(OH)2+H3PO4→CaHPO4·2H2O
Ca(OH)2+2F-→CaF2↓+2OH-。
4.根据权利要求1～2任一项权利要求所述磷石膏水洗技术的综合处理方法，其特征在于：可用石灰石粉代替生石灰，石灰石粉与磷石膏的质量比为(1～2)：1000。
5.根据权利要求4所述磷石膏水洗技术的综合处理方法，其特征在于：经过4次洗涤并烘干后的磷石膏呈现弱碱性，CaSO4·2H2O的质量百分数大于95％；风干后的漂浮物B的主要成分为烃类有机物、二水合磷酸氢钙与氟化钙，此外还含有0.5％～2％的Mg、Fe、Al元素，其中，所述烃类有机物的质量百分数为7％～10％，所述二水合磷酸氢钙的质量百分数为85％～88％，所述氟化钙的质量百分数为3％～5％。
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