CN111825402B - 一种磷渣的资源化处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种磷渣的资源化处理方法，包括以下步骤：(1)称取磷渣微粉与水搅拌混合，得到混合料；(2)再将混合料压制成型，得到磷渣砌块生坯；(3)将磷渣砌块生坯置于二氧化碳环境中养护，得到磷渣砌块，即完成对磷渣的资源化处理。与现有技术相比，本发明通过以磷渣微粉作为主要原料，与水拌和并经压制形成坯体，形成的坯体在二氧化碳环境中养护，得到具有较高强度的磷渣砌块，实现了对废弃磷渣与二氧化碳废气的资源化处理，具有广阔的应用前景以及环保和经济效益。

Description

一种磷渣的资源化处理方法
技术领域
本发明属于废渣废气资源处理技术领域，涉及一种磷渣的资源化处理方法。
背景技术
磷渣是生产黄磷时所排放出的固体废弃物。我国大多采用电炉法生产黄磷，以磷矿石为原料，用焦炭和硅石作为还原剂和成渣剂，在高温下得到以硅酸钙为主要成分的熔融物，经高压水淬处理急，形成了粒状电炉磷渣。每生产1吨黄磷大约可产生8～10吨的磷渣。目前，全世界年黄磷生产能力约1 500吨，我国的年黄磷生产能力超过1 200吨，大约为全球黄磷生产能力的80％以上，居世界第1位。磷渣资源遍及我国多省，其中贵州、湖北、云南等省每年都要排出大量磷渣，每年排放的废渣近1000万吨。但磷渣的应用不如高炉矿渣，利用率约为20％。大量磷渣作为废渣堆放，占用大量土地，在雨水作用下，磷渣中的磷和硫等元素会随雨水溶出，造成土壤和地下水污染，危及人类健康。
目前，国内外对磷渣资源化利用的研究重点主要集中在建材行业，其中水泥工业中占大部分。磷渣主要作为原料用于生产硅酸盐水泥熟料以及作为硅酸盐水泥的混合材料，但磷渣掺入水泥中会导致水泥的凝结时间延长和早期强度降低，所以磷渣在水泥中的掺量存在限制。磷渣也被用来制备砖等墙体材料，但品质较差。还可以通过碱性激发剂来激发磷渣活性，制备碱激发磷渣胶凝材料，强度较高，但同时也带来碱污染等问题。因此，有必要提供一种高效处理方法来实现对磷渣的资源化处理。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种磷渣的资源化处理方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种磷渣的资源化处理方法，包括以下步骤：
(1)称取磷渣微粉与水搅拌混合，得到混合料；
(2)再将混合料压制成型，得到磷渣砌块生坯；
(3)将磷渣砌块生坯置于二氧化碳环境中养护，得到磷渣砌块，即完成对磷渣的资源化处理。
进一步的，步骤(1)中，磷渣微粉与水的质量比为100：(5～15)。
进一步的，步骤(1)中，所述的磷渣微粉的粒径≤75μm。
进一步的，步骤(1)中，搅拌混合的时间为2～3min。
进一步的，步骤(2)中，压制成型过程中的压制压力为10-400MPa。
进一步的，步骤(3)中，二氧化碳环境中，二氧化碳体积浓度为95％及以上，二氧化碳分压为0.2-1MPa。
进一步的，步骤(3)中，养护的温度为50-200℃，养护时间为0.5-4h。
进一步的，所用磷渣微粉为工业生产黄磷时所排放的固体废弃物磨细的粉末。
对加水量的限制，水太多或太少无法压制成型。压制压力太低或太高无法成型或坯体容易碎裂。二氧化碳浓度太低，强度降低，或者要达到同等强度，养护的时间会大大延长。养护温度太高不经济且强度提升不大，温度太低则强度低。
与现有技术相比，本发明通过以磷渣微粉作为主要原料，与水拌和并经压制形成坯体，形成的坯体在二氧化碳环境中养护。在一定的压制压力下制得的具有一定孔隙率的坯体，在二氧化碳环境中，因磷渣中呈玻璃态的硅酸钙可与二氧化碳反应，生成具有胶凝性能的碳酸钙和硅胶，填充于磷渣颗粒之间的空隙，将磷渣颗粒胶结起来形成整体，从而使得本发明的资源化处理得到磷渣砌块具有较高的强度。在本发明中，磷渣的利用率基本为100％，缓解了大量磷渣堆放带来的环境问题，且本发明磷渣砌块的原料主要为废弃物，一方面实现废弃物的资源化利用，另一方面利用二氧化碳实现碳减排和碳固化，是一种废渣废气双效利用的生态材料，具有广阔的应用前景以及环保和经济效益。本发明的碳化养护工艺制备磷渣砌块的方法简单、易于工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
以下各实施例中，所用磷渣微粉为常规市售产品，具体可购自贵州省福泉磷肥厂有限公司。其余如无特别说明的原料或处理技术，则表明均为本领域的常规市售原料产品或常规处理技术。
实施例1：
一种以磷渣为原料资源化处理制备磷渣砌块的方法，包括以下步骤：
1)将500g磷渣微粉与50g水置于搅拌机中搅拌、混合2～3min，得到混合料，其中，磷渣微粉的粒径≤75μm；
2)将混合料置于砌块模具中经160MPa压力成型，得到磷渣砌块生坯；
3)将磷渣砌块生坯置于温度为100℃、二氧化碳体积浓度为99％、二氧化碳分压为1MPa的碳化反应釜中养护4h，即得磷渣砌块。
实施例2：
与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中，原料组成为500g磷渣微粉与75g水。
实施例3：
与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中，压制压力为40MPa。
实施例4：
与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中，压制压力为400MPa。
实施例5：
与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中，养护温度为50℃。
实施例6：
与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中，养护温度为200℃。
实施例7：
与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中，二氧化碳分压为0.2MPa。
实施例8：
与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中，养护时间为0.5h。
对实施例1～8的磷渣砌块的力学性能进行测试，测试结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002546928280000031
Figure BDA0002546928280000041
由表1可知，实施例1～7的磷渣砌块具有较高的力学性能，最高可达168.5MPa。
对比例1：
与实施例1相比，绝大部分都相同，除了压制压力改为5MPa，所得磷渣砌块脱模后碎裂，无法成型。
对比例2：
与实施例1相比，绝大部分都相同，除了压制压力改为500MPa，所得磷渣砌块脱模后有脱底现象，无法形成完整生坯。
对比例3：
与实施例1相比，绝大部分都相同，除了养护温度改为25℃。
对比例4：
与实施例6相比，绝大部分都相同，除了养护温度改为250℃。
对比例5：
与实施例1相比，绝大部分都相同，除了二氧化碳分压改为0.1MPa。
对比例6：
与实施例1相比，绝大部分都相同，除了二氧化碳分压改为2MPa。
对比例7：
与实施例1相比，绝大部分都相同，除了二氧化碳浓度改为50％。
表2
Figure BDA0002546928280000042
Figure BDA0002546928280000051
表2为上述对比例1-对比例7等对比例得到的磷渣砌块的力学性能数据，可知，压制压力太低或太高时无法成型；养护温度太低时强度较低，养护温度太高时强度降低；二氧化碳分压太低时强度较低，二氧化碳分压太高时对强度提升不大；二氧化碳浓度太低时，强度较低。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种磷渣的资源化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）称取磷渣微粉与水搅拌混合，得到混合料；
（2）再将混合料压制成型，得到磷渣砌块生坯；
（3）将磷渣砌块生坯置于二氧化碳环境中养护，得到磷渣砌块，即完成对磷渣的资源化处理；
步骤（1）中，磷渣微粉与水的质量比为100：10；
步骤（1）中，所述的磷渣微粉的粒径≤75μm；
步骤（2）中，压制成型过程中的压制压力为160MPa或400MPa；
步骤（1）中，搅拌混合的时间为2~3min；
步骤（3）中，二氧化碳环境中，二氧化碳体积浓度为99%，二氧化碳分压为1MPa；
步骤（3）中，养护的温度为100℃，养护时间为4h；
所用磷渣微粉为工业生产黄磷时所排放的固体废弃物磨细的粉末。
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