CN107473764B

CN107473764B - 一种磷石膏煤渣陶粒及其制备方法

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Publication number: CN107473764B
Application number: CN201710876587.6A
Authority: CN
Inventors: 向前勇; 杨永彬; 杨步雷; 李泽钢; 宋维相; 罗进峰; 项军; 焦树友
Original assignee: GUIZHOU KAILIN PHOSPHOGYPSUM UTILIZATION Co Ltd
Current assignee: GUIZHOU KAILIN PHOSPHOGYPSUM UTILIZATION Co Ltd
Priority date: 2017-09-25
Filing date: 2017-09-25
Publication date: 2020-02-04
Anticipated expiration: 2037-09-25
Also published as: CN107473764A

Abstract

本发明涉及磷石膏陶粒技术领域，尤其是一种磷石膏煤渣陶粒及其制备方法，经过将磷石膏、煤渣、铝矾土进行恰当的配比，并结合制备过程中的工艺步骤限定，使得制备的磷石膏煤渣陶粒的体积密度达到了0.7～0.9g/cm³，筒压强度达到了8‑10MPa。

Description

一种磷石膏煤渣陶粒及其制备方法

技术领域

本发明涉及磷石膏陶粒技术领域，尤其是一种磷石膏煤渣陶粒及其制备方法。

背景技术

磷石膏是我国磷肥产业主要的固体废弃物，主要成分是二水石膏和半水石膏。据不完全统计，我国磷石膏年排放总量超过5500万吨干基量，累计堆存量为2.5亿吨。随着我国高浓度磷肥的发展，磷石膏的排放量将会越来越大，不仅造成了严重的环境污染，也成为磷化工行业可持续发展面临的重大问题。因此，对磷石膏进行有效处理，已经刻不容缓。

现有技术中，对于磷石膏处理方法较多，有将磷石膏进行处理，利用磷石膏中的硫元素，制备硫酸，并且为了降低能耗，提高效率，降低成本，有研究者对磷石膏进行研究，采用生物质原料，碳化稻壳等作为还原剂分解磷石膏，制备硫酸，如专利号为201110097225.X、201410095622.7等；但由于上述技术并未充分利用制备硫酸后的尾渣，导致磷石膏有效利用不彻底，依然使得大量的废渣残留，造成磷石膏利用量不大，无法达到有效利用，降低废弃物排放的目的，为此，有研究者对磷石膏进行分解制备硅钙质多孔陶粒和硫酸的方法，其将大量的磷石膏与碳化稻壳混合研磨成粉，并加入减水剂、水混合，加入发泡剂、结合剂制备泡沫泥浆，并将泡沫泥浆，混合细粉在糖衣机中造粒，制得预制粒，烘烤，催化分解而得。

可见，现有技术中，有研究者考虑将磷石膏或者磷石膏经过处理后的废渣用于制备陶粒的研究，如专利号为201510076865.0，201110163543.1，200610201129.4，201010249969.4等；但是，在直接采用磷石膏为原料制备陶粒的研究中，对于磷石膏均为添加料，即就是不以磷石膏为主要原料，使得对磷石膏的利用率不高；而对磷石膏经过分解制硫酸处理后，将废渣用于制备陶粒，该过程的工艺流程较长，能耗较大，成本较高。

除此之外，对于现有技术中，以磷石膏为主要原料制备的陶粒品质依然不理想，导致制备的陶粒各项性能参数较差。

基于此，本研究者经过对磷石膏制备陶粒的原料进行选择，采用磷石膏与煤渣共同作用，使得磷石膏与煤渣中的有效成分相互作用制备陶粒，使得陶粒的各项性能参数得到改善，提高了陶粒品质。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种磷石膏煤渣陶粒及其制备方法。

具体是通过以下技术方案得以实现的：

一种磷石膏煤渣陶粒，原料成分为磷石膏、铝矾土、煤渣，其中煤渣用量为占磷石膏质量的25-50％，铝矾土用量为占磷石膏质量的10-20％。

优选，所述的磷石膏，颗粒粒径为≤2mm。

优选，所述的铝矾土，颗粒目数≥80目。

优选，所述的煤渣，颗粒粒径为0.5-2mm。

优选，所述的煤渣，化学成分以质量百分数计为60-73％的二氧化硅，氧化镁5-8％，三氧化二铝4-8％，三氧化二铁1-7％，氧化钙10-30％，总量为100％。

优选，所述的煤渣，化学成分以质量百分数计为68％的二氧化硅，氧化镁5％，三氧化二铝4％，三氧化二铁1％，氧化钙22％。

优选，所述的煤渣，化学成分以质量百分数计为70％的二氧化硅，氧化镁8％，三氧化二铝5％，三氧化二铁2％，氧化钙15％。

优选，所述的磷石膏，化学成分以质量百分数计为硫酸钙40-55％，二氧化硅22-28％，三氧化二铁7-18％，三氧化二铝10-15％，总量100％。

优选，所述的磷石膏，化学成分以质量百分数计为硫酸钙48％，二氧化硅25％，三氧化二铁15％，三氧化二铝12％。

上述的磷石膏煤渣陶粒制备方法，包括以下步骤：

(1)将磷石膏、煤渣、铝矾土混合均匀后，按照水料质量比为0.1-0.9加水，搅拌均匀，得混合物料；

(2)将混合物料制备成5-25mm的颗粒，置于焙烧炉或者马弗炉中烧制，得到磷石膏煤渣陶粒。

在上述制备过程中，制备混合物料后，其将混合物置于温度为30-50℃下，调整湿度为15-22％堆放处理3-7h为宜，能够有助于增强制备的陶粒的筒压强度，改善磷石膏煤渣陶粒的体积密度，使得体积密度达到0.4～0.8g/cm³，筒压强度达到了10.5～13MPa。

上述制备过程中的烧制是在将其预热至100℃后，在30min升温至600℃，保温10min，再在1h升温至1200℃，保温30min，在5min降温至300℃，置于常温环境，冷却，即可。经过该温度的处理，有助于改善颗粒在不同温度的致密性变化，有效的改善磷石膏煤渣陶粒的力学性能参数，使得体积密度和筒压强度得到均衡，实现降低体积密度的同时，提高筒压强度，并且结合磷石膏、煤渣、铝矾土的配比设计，使得磷石膏、煤渣、铝矾土中的有效成分相互作用，有效提高了磷石膏煤渣陶粒的综合性能。

经过将磷石膏、煤渣、铝矾土进行恰当的配比，并结合制备过程中的工艺步骤限定，使得制备的磷石膏煤渣陶粒的体积密度达到了0.7～0.9g/cm³，筒压强度达到了8-10MPa。

具体实施方式

下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。

以下实施例按照下述制备方法的步骤进行磷石膏煤渣陶粒制备：

(1)将磷石膏、煤渣、铝矾土混合均匀后，按照水料质量比为N加水，搅拌均匀，得混合物料；

(2)将混合物料制备成M的颗粒，置于焙烧炉或者马弗炉中烧制，得到磷石膏煤渣陶粒。

所述的磷石膏，颗粒粒径为≤2mm。所述的铝矾土，颗粒目数≥80目。所述的煤渣，颗粒粒径为0.5-2mm。

处理参数变化以及结果如下表1所示：

表1

磷石膏

煤渣

铝矾土

水料比N

颗粒度M

体积密度

筒压强度

实施例1

20kg

5kg

3.1kg

0.5

22mm

0.75g/cm3

8.3MPa

实施例2

20kg

10kg

2.8kg

0.8

15mm

0.83g/cm3

9.6MPa

实施例3

20kg

6kg

3.7kg

0.1

5mm

0.90g/cm3

8.8MPa

实施例4

20kg

8kg

4kg

0.9

25mm

0.70g/cm3

10MPa

实施例5

20kg

9kg

2kg

0.6

10mm

0.78g/cm3

8MPa

为了更进一步的使得制备的磷石膏煤渣陶粒的性能较优，本研究者在研究过程中，进行进一步的处理，并对磷石膏、煤渣中的有效成分进行了控制，并按照上述实施例1-5的制备方法以及配伍进行处理，其具体变化结果如下所述：

实施例6，参照实施例1：煤渣，化学成分以质量百分数计为60％的二氧化硅，氧化镁5％，三氧化二铝4％，三氧化二铁1％，氧化钙30％。

磷石膏，化学成分以质量百分数计为硫酸钙40％，二氧化硅28％，三氧化二铁17％，三氧化二铝15％。

实施例7，参照实施例2：煤渣，化学成分以质量百分数计为73％的二氧化硅，氧化镁8％，三氧化二铝8％，三氧化二铁1％，氧化钙10％，总量为100％。

磷石膏，化学成分以质量百分数计为硫酸钙55％，二氧化硅22％，三氧化二铁8％，三氧化二铝15％。

实施例8，参照实施例3：煤渣，化学成分以质量百分数计为70％的二氧化硅，氧化镁7％，三氧化二铝6％，三氧化二铁5％，氧化钙12％。

磷石膏，化学成分以质量百分数计为硫酸钙45％，二氧化硅25％，三氧化二铁16％，三氧化二铝14％。

实施例9，参照实施例4：煤渣，化学成分以质量百分数计为68％的二氧化硅，氧化镁5％，三氧化二铝4％，三氧化二铁1％，氧化钙22％。

磷石膏，化学成分以质量百分数计为硫酸钙47％，二氧化硅26％，三氧化二铁14％，三氧化二铝13％。

实施例10，参照实施例5：煤渣，化学成分以质量百分数计为70％的二氧化硅，氧化镁8％，三氧化二铝5％，三氧化二铁2％，氧化钙15％。

磷石膏，化学成分以质量百分数计为硫酸钙48％，二氧化硅25％，三氧化二铁15％，三氧化二铝12％。

处理结果如下表2所示：

表2

	体积密度g/cm3	筒压强度MPa
			实施例6	0.68	9.8
实施例7	0.70	10.1
			实施例8	0.73	10.0
实施例9	0.69	9.9
			实施例10	0.72	10.3

由上表2可见，对于磷石膏、煤渣中的有效成分的控制，将会极大程度的改善体积密度与筒压强度，提高磷石膏煤渣陶粒的力学性能。

除此之外，本研究者还按照下述处理方法，对制备过程中的温度进行限定，极大程度的使得磷石膏煤渣陶粒的体积密度与筒压强度得到了改善，具体是参照实施例1-5的制备方法以及配比设计，具体是：

在上述制备过程中，制备混合物料后，其将混合物置于温度为30-50℃下，调整湿度为15-22％堆放处理3-7h。

上述制备过程中的烧制是在将其预热至100℃后，在30min升温至600℃，保温10min，再在1h升温至1200℃，保温30min，在5min降温至300℃，置于常温环境，冷却，即可。

能够有助于增强制备的陶粒的筒压强度，改善磷石膏煤渣陶粒的体积密度，使得体积密度达到0.4～0.8g/cm³，筒压强度达到了10.5～13MPa。

极大程度的提高了磷石膏、煤渣制备陶粒的综合物理力学性能。

Claims

1.一种磷石膏煤渣陶粒，其特征在于，原料成分为磷石膏、铝矾土、煤渣，其中煤渣用量为占磷石膏质量的25-50％，铝矾土用量为占磷石膏质量的10-20％;

所述的磷石膏煤渣陶粒制备方法，包括以下步骤：

(2)将混合物料制备成5-25mm的颗粒，置于焙烧炉或者马弗炉中烧制，得到磷石膏煤渣陶粒；

所述烧制是在将其预热至100℃后，在30min升温至600℃，保温10min，再在1h升温至1200℃，保温30min，在5min降温至300℃，置于常温环境，冷却，即可；

所述的磷石膏，颗粒粒径为≤2mm；

所述的铝矾土，颗粒目数≥80目；

所述的煤渣，颗粒粒径为0.5-2mm；

所述的煤渣，化学成分以质量百分数计为60-73％的二氧化硅，氧化镁5-8％，三氧化二铝4-8％，三氧化二铁1-7％，氧化钙10-30％，总量为100％；

所述的磷石膏，化学成分以质量百分数计为硫酸钙40-55％，二氧化硅22-28％，三氧化二铁7-18％，三氧化二铝10-15％，总量100％。

2.如权利要求1所述的磷石膏煤渣陶粒，其特征在于，所述的煤渣，化学成分以质量百分数计为68％的二氧化硅，氧化镁5％，三氧化二铝4％，三氧化二铁1％，氧化钙22％。

3.如权利要求1所述的磷石膏煤渣陶粒，其特征在于，所述的煤渣，化学成分以质量百分数计为70％的二氧化硅，氧化镁8％，三氧化二铝5％，三氧化二铁2％，氧化钙15％。

4.如权利要求1或2所述的磷石膏煤渣陶粒，其特征在于，所述的磷石膏，化学成分以质量百分数计为硫酸钙48％，二氧化硅25％，三氧化二铁15％，三氧化二铝12％。