CN110937833A - 一种磷石膏免烧改性处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磷石膏免烧改性处理方法，其包括将磷石膏原渣称重并进行预处理后送入搅拌机，首先加入渗透剂均化处理，再加入封闭药剂形成磷石膏封闭晶体，可以将磷石膏原渣中的有害物质永久封闭，再将磷石膏封闭晶体在一定温度和时间内陈化，确保封闭晶体的完全形成和稳定；进一步加入支撑剂，确保形成的封闭晶体的完整型和具有一定的强度，实现有害物质被固定在晶格内稳定密闭，最后加入固化剂，以实现磷石膏改性，改性后的磷石膏原料中磷、氟、重金属可溶性极低，对环境无污染风险，并且通过改性后磷石膏作为建材产品原料，可实现改性磷石膏的大规模使用。

Description

一种磷石膏免烧改性处理方法
技术领域
本发明涉及磷石膏免烧改性处理方法，属于石膏处理技术领域。
背景技术
磷石膏是指在磷酸生产中用硫酸处理磷矿时产生的固体废渣，我国磷石膏年产生量约7500万吨左右，综合利用率不足40%。磷石膏产生量大，综合利用成本较高，大量磷石膏长期堆存，不仅占用土地，而且存在较大环境安全隐患。特别是长江沿线，磷化工企业较多，磷石膏大量堆存，给长江经济带生态保护带来很大压力。
磷石膏中所含氟化物、游离磷酸、P2O5、磷酸盐等杂质是导致磷石膏在堆存过程中造成环境污染的主要因素。磷石膏的大量堆存，不仅侵占了土地资源，而且由于风蚀、雨蚀造成了大气、水系及土壤的污染。长时间接触磷石膏，可能导致人的死亡或病变：（1）磷石膏里的氟化氢是的大气污染物之一，易溶于水，它的水溶液称氢氟酸，无色且有强烈的腐蚀性和毒性（2）过量的氟对人体有危害，氟化钠对人的致死量为6~12 克，饮用水含2.4~5 毫克/升则可出现氟骨症，空气中氟化物含量超过1mg/m 3时，会对人的眼睛、皮肤和呼吸器官产生直接危害；（3）过量的氟对植物的影响比二氧化硫大10~100 倍，当大气中氟化物含量达45—90mg/m 3时，植物的叶组织就会坏死：（4）牲畜饮用含氟高的水和饲料，会引起慢性中毒。
目前，磷石膏的改性处理方法有：（1）球磨：其可以有效改善磷石膏的形貌、粒径和颗粒级配，降低水膏比和硬化体孔隙，使硬化体结构致密。但是会产生粉尘污染。（2）水洗：其可以除去磷石膏中的大部分杂技，包括可溶磷、可溶氟和可以漂浮在水面的有机物。但是会消耗大量的水资源，产生二次污染，污水的处理会增加成本，成为企业负担。（3）浮选：类似于洗水，可能有效地除去磷、氟和有机物，但除去有机杂质效率较高，同样产生二次污染，会增加处理成本，成为企业负担。（4）煅烧（俗称炒料）：研究表明煅烧是处理磷石膏的常用方法，可以有效地消除有机物、共晶磷和放射性物质的影响。有机物在高温条件下燃烧，P2O5在高温条件下转变为气体挥发掉或生成难溶的磷酸盐。因此，上述方法及其他处理方法均无法克服磷石膏处理时耗能较高、环境风险大、经济性差、处理难度大等缺点，并且磷石膏的性能较差，使得磷石膏建材中的磷石膏掺量较小，且砌块强度低，返酸起泡等现象限制砌块使用，且磷石膏砂浆用量相对较小，导致磷石膏利用受到限制。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种磷石膏免烧改性处理方法，可以克服现有技术的不足。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种磷石膏免烧改性处理方法，其包括以下步骤：
s1、原料预处理：将不需要焙烧的磷石膏原渣称重，送入搅拌机并加入一定量水，进行磷石膏原渣控水处理；
s2、加入渗透剂进行磷石膏原渣均化处理，所述渗透剂用于改善磷石膏原渣的渗透性能；
s3、加入封闭药剂，使其形成磷石膏封闭晶体，所述封闭药剂用于在渗透剂的导向下与磷石膏中物质产生化学反应，将磷石膏中有害物质形成致密包裹体或结晶体；
所述封闭药剂包括以下份数配比的原料：活性粉煤灰15份、纳米碳酸钙35份、五水偏硅酸钠25份、缓凝剂15份和十二烷基苯磺酸钠10份；
s4、在一定温度下陈化，确保磷石膏封闭晶体的形成和稳定；
s5、加入支撑剂，所述支撑剂用于与封闭晶体形成结合体，提高磷石膏封闭晶体的完整型、强度和稳定密闭；
s6、磷石膏封闭晶体固化处理：加入固化剂，所述固化剂用于改善磷石膏封闭晶体的粘接固化性能，确保磷石膏原渣中有害物质的永久固定；
并且在上述每个步骤加入相应物质后，均要与原料进行搅拌，保证混合均匀。
前述步骤s1中，所述磷石膏原渣的含水量比例为30-40%左右，并且加入一定水实现进入搅拌机原渣水分控制在50-70%。
前述步骤s2中，利用机械搅拌方式对磷石膏原渣进行初步均化，再加入渗透剂进行磷石膏原渣均化处理，
所述磷石膏原渣与渗透剂的混合比例为1:0.01~0.05；
所述磷石膏原渣的初步均化的搅拌速度为20~50圈/分，搅拌时间15-30分钟，实现搅拌均匀。
前述渗透剂为按顺序依次加入到磷石膏原渣中的阴离子渗透剂和非离子表面活性剂；或者所述渗透剂为为按顺序依次加入到磷石膏原渣中的有机溶剂和无机溶剂。
前述阴离子渗透剂为烷基磷酸单或者双酯盐；所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
前述步骤s3中，
所述磷石膏原渣与封闭药剂的混合比例为1:0.05~0.15；
所述均化处理的磷石膏原渣持续搅拌过程中，逐步加入封闭药剂搅拌，并且搅拌5分钟-10分钟，实现均匀混合。
前述步骤s4中，加入封闭药剂后形成的磷石膏封闭晶体在20摄氏度-80摄氏度的温度下，陈化至少1小时。
前述步骤s5中，所述磷石膏原渣与支撑剂的混合比例为1:0.05，固化时间至少1小时。
前述支撑剂为气相二氧化钛、气相三氧化二铝的一种或两种混合物，所述支撑剂用于强化前面已形成的包裹体或结晶体，提高前述包裹体或结晶体的强度和稳定性。
前述步骤s6中，所述磷石膏原渣与固化剂的混合比例为1：0:005-0.02；固化时间为1-2小时。
与现有技术比较，本发明公开了一种磷石膏免烧改性处理方法，其工艺过程包括将磷石膏原渣称重并进行预处理后送入搅拌机，逐步加入渗透剂、封闭药剂、支撑剂和固化剂以实现磷石膏改性，并且在每个步骤加入不同物质过程中与原料进行搅拌，保证混合均匀即可。本发明可以彻底改变现有技术中磷石膏生产建材的烧结过程，实现磷石膏原渣不经加热，直接改性处理，实现磷石膏改性后作为建材原料，直接生产新型建材。具体地，根据磷石膏原渣品质加入一定比例的渗透剂均化处理后，再加入封闭药剂形成磷石膏封闭晶体，可以将磷石膏原渣中的有害物质永久封闭，彻底解决磷石膏有害物质的渗透、外泄，再将磷石膏封闭晶体在一定温度和时间内陈化，确保封闭晶体的完全形成和稳定，进一步加入支撑剂，支撑剂可选择性与封闭晶体形成结合体，确保形成的封闭晶体的完整型和具有一定的强度，实现有害物质被固定在晶格内稳定密闭，解决磷石膏返潮返酸的状况，同时解决磷石膏产品的二次污染问题，最后加入固化剂，改善磷石膏封闭晶体的粘接固化性能，实现磷石膏的新型建材产品的成品指标。
本发明的有益效果是：
（1）磷石膏原渣改性后，有害物质被封闭，改性后的磷石膏原料中磷、氟、重金属可溶性极低，对环境无污染风险。
（2）改性磷石膏为原料，生产新型建材，磷石膏掺量至少可达70%，可实现改性磷石膏的大规模使用。
（3）掺入磷石膏的新型建材产品强度可根据市场需要达到C10-C30强度，彻底解决磷石膏建材的强度问题。
（4）掺入磷石膏的新型建材产品抗水抗霉抗起泡性能良好，并且防火保温，解决磷石膏新型建材的市场接受度。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
无。
具体实施方式
以下将对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
本发明公开了一种磷石膏免烧改性处理方法，其工艺过程如下：
第一步为磷石膏原渣预处理，将不需要焙烧的磷石膏原渣称重，送入搅拌机并加入一定量水，进行磷石膏原渣控水处理；
第二步、加入渗透剂进行磷石膏原渣均化处理，改善其渗透性能；
第三步、加入封闭药剂形成磷石膏封闭晶体；
第四步、在一定温度下成化处理；
第五步、加入支撑剂，提高磷石膏封闭晶体的完整型、强度和稳定密闭；
第六步、磷石膏封闭晶体固化处理；
并且在每个步骤加入不同物质实现磷石膏改性过程中，工艺要保证加入的物质与原料进行搅拌，保证混合均匀。
具体地，
步骤一中，所述磷石膏原渣的含水量比例为30-40%左右，并且加入一定水实现进入搅拌机原渣水分控制在50-70%。
步骤二中，以磷石膏原渣为生产原料，利用机械搅拌方式对磷石膏原渣进行初步均化，均化过程中再加入渗透剂。
所述磷石膏原渣与渗透剂的混合比例为1:0.01~0.05。所述磷石膏原渣的初步均化的搅拌速度为20~50圈/分，搅拌时间15-30分钟，实现搅拌均匀。
所述渗透剂用于改善磷石膏原渣的渗透性能，所述渗透剂为按顺序依次加入到磷石膏原渣中的阴离子渗透剂和非离子表面活性剂；或者所述渗透剂为为按顺序依次加入到磷石膏原渣中的有机溶剂和无机溶剂。具体地，在持续搅拌的磷石膏原渣中第一步加入阴离子渗透剂，第二步加入非离子渗透剂。所述阴离子渗透剂可以为烷基磷酸单或者双酯盐；所述非离子表面活性剂可以为脂肪醇聚氧乙烯醚。
步骤三中，将具有良好渗透性能的磷石膏原渣，继续搅拌过程中，加入封闭药剂，形成磷石膏封闭晶体；
所述均化处理的磷石膏原渣与封闭药剂的混合比例为1:0.05~0.15。所述均化处理的磷石膏原渣持续搅拌过程中，逐步加入封闭药剂搅拌，并且搅拌5分钟-10分钟，实现均匀混合。
封闭药剂为几种物质组成的混合物，此混合物在渗透剂的导向下与磷石膏中物质产生化学反应，将磷石膏中有害物质形成致密包裹体或结晶体；所述封闭药剂包括以下份数配比的原料：活性粉煤灰15份、纳米碳酸钙35份、五水偏硅酸钠25份、缓凝剂15份和十二烷基苯磺酸钠10份。
喷入雾状封闭药剂，使其均匀分布到均化磷石膏中，雾状封闭药剂均匀分布过程中，与磷石膏中的有害物质（酸碱、重金属，氟化物）接触并永久封闭，彻底解决磷石膏有害物质的渗透和外泄。
步骤四中，在一定温度下陈化，确保封闭晶体的形成和稳定。
具体地，形成的磷石膏封闭晶体在20摄氏度-80摄氏度的温度下；陈化时间为至少1小时，其中，加入封闭药剂后的搅拌时间也可以作为陈化时间。
步骤五中，陈化处理完成后，进一步加入支撑剂；
所述磷石膏原渣与支撑剂的混合比例为1:0.05，固化时间至少1小时，所述支撑剂用于选择性与封闭晶体形成结合体，确保形成的封闭晶体的完整型和具有一定的强度，实现有害物质被固定在晶格内稳定密闭，解决磷石膏返潮返酸的状况，同时解决磷石膏产品的二次污染问题。
所述支撑剂为气相二氧化钛、气相三氧化二铝的一种或两种混合物，所述支撑剂用于强化所述磷石膏结晶体，提高其结晶体的强度和稳定性。
步骤六中，最后加入固化剂，所述固化剂用于改善磷石膏封闭晶体的粘接固化性能，确保磷石膏原渣中有害物质的永久固定。
所述粘接剂和固化剂可以采用现有的工程建筑用固化剂，提高磷石膏的利用率，解决磷石膏建材的发霉、返酸、起泡、脱落等问题；
所述磷石膏原渣与固化剂的混合比例为1：0:005-0.02；其固化时间有1-2小时。
基于上述磷石膏进行免烧改性处理方法制得的无害材料进行有害物质检测结果如下：
氟化物0.138mg/L；
磷酸根离子0.534mg/L (总磷为0. 178mg/L)；
硫化物小于0.01mg/L；
硫酸根离子400 -600mg/L。
从所述的有害物质检测结果得知，磷石膏原渣改性后，有害物质被封闭，改性后的磷石膏原料中磷、氟、重金属可溶性极低，对环境无污染风险。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磷石膏免烧改性处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1、原料预处理：将不需要焙烧的磷石膏原渣称重，送入搅拌机并加入一定量水，进行磷石膏原渣控水处理；
s2、加入渗透剂进行磷石膏原渣均化处理，所述渗透剂用于改善磷石膏原渣的渗透性能；
s3、加入封闭药剂，使其形成磷石膏封闭晶体，所述封闭药剂用于在渗透剂的导向下与磷石膏中物质产生化学反应，将磷石膏中有害物质形成致密包裹体或结晶体；
所述封闭药剂包括以下份数配比的原料：活性粉煤灰15份、纳米碳酸钙35份、五水偏硅酸钠25份、缓凝剂15份和十二烷基苯磺酸钠10份；
s4、在一定温度下陈化，确保磷石膏封闭晶体的形成和稳定；
s5、加入支撑剂，所述支撑剂用于与封闭晶体形成结合体，提高磷石膏封闭晶体的完整型、强度和稳定密闭；
s6、磷石膏封闭晶体固化处理：加入固化剂，所述固化剂用于改善磷石膏封闭晶体的粘接固化性能，确保磷石膏原渣中有害物质的永久固定；
并且在上述每个步骤加入相应物质后，均要与原料进行搅拌，保证混合均匀。
2.根据权利要求1所述的磷石膏免烧改性处理方法，其特征在于：步骤s1中，所述磷石膏原渣的含水量比例为30-40%左右，并且加入一定水实现进入搅拌机原渣水分控制在50-70%。
3.根据权利要求1所述的磷石膏免烧改性处理方法，其特征在于：步骤s2中，利用机械搅拌方式对磷石膏原渣进行初步均化，再加入渗透剂进行磷石膏原渣均化处理，所述磷石膏原渣与渗透剂的混合比例为1:0.01~0.05；所述磷石膏原渣的初步均化的搅拌速度为20~50圈/分，搅拌时间15-30分钟，实现搅拌均匀。
4.根据权利要求3所述的磷石膏免烧改性处理方法，其特征在于：所述渗透剂为按顺序依次加入到磷石膏原渣中的阴离子渗透剂和非离子表面活性剂；或者所述渗透剂为为按顺序依次加入到磷石膏原渣中的有机溶剂和无机溶剂。
5.根据权利要求4所述的磷石膏免烧改性处理方法，其特征在于：所述阴离子渗透剂为烷基磷酸单或者双酯盐；所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
6.根据权利要求1所述的磷石膏免烧改性处理方法，其特征在于：步骤s3中，所述磷石膏原渣与封闭药剂的混合比例为1:0.05~0.15；所述均化处理的磷石膏原渣持续搅拌过程中，逐步加入封闭药剂搅拌，并且搅拌5分钟-10分钟，实现均匀混合。
7.根据权利要求1所述的磷石膏免烧改性处理方法，其特征在于：步骤s4中，加入封闭药剂后形成的磷石膏封闭晶体在20摄氏度-80摄氏度的温度下，陈化至少1小时。
8.根据权利要求1所述的磷石膏免烧改性处理方法，其特征在于：步骤s5中，所述磷石膏原渣与支撑剂的混合比例为1:0.05，固化时间至少1小时。
9.根据权利要求8所述的磷石膏免烧改性处理方法，其特征在于：所述支撑剂为气相二氧化钛、气相三氧化二铝的一种或两种混合物，所述支撑剂用于强化前面已形成的包裹体或结晶体，提高前述包裹体或结晶体的强度和稳定性。
10.根据权利要求1所述的磷石膏免烧改性处理方法，其特征在于：步骤s6中，所述磷石膏原渣与固化剂的混合比例为1：0:005-0.02；固化时间为1-2小时。
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