CN103466982B

CN103466982B - 一种改性石膏

Info

Publication number: CN103466982B
Application number: CN201310461976.4A
Authority: CN
Inventors: 王中
Original assignee: DAZHOU QINGYANG RENEWABLE RESOURCES UTILIZATION Co Ltd
Current assignee: DAZHOU QINGYANG RENEWABLE RESOURCES UTILIZATION Co Ltd
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2015-10-28
Anticipated expiration: 2033-09-30
Also published as: CN103466982A

Abstract

本发明公开一种改性石膏，所述改性石膏为磷石膏改性后所得，按照重量比计，改性石膏的含水量小于10%、CaO大于35%、P₂O₅小于0.01%、氟化物小于0.01%、PH值为5-7，磷石膏改性的具体操作为：将磷石膏进行水洗，水洗之后进行干摊至水分含量小于15%；向干摊后的磷石膏中掺入石灰、粉煤灰，进行化合反应，反应之后磷石膏的PH值高于5；化合反应后的磷石膏晾晒6个月，至含水量低于10%。本发明将固体废弃物磷石膏、工业废渣粉煤灰进行有效的回收利用，在磷石膏中加入石灰、粉煤灰，使磷石膏中有害杂质如P₂O₅和氟化物化合为对水泥有益的磷酸盐类和硅酸盐类物质，改性之后的磷石膏可以替代天然石膏应用于水泥中。

Description

一种改性石膏

技术领域

本发明涉及固体废弃物磷石膏回收利用的技术领域，尤其涉及一种改性石膏。

背景技术

磷石膏主要化学成分和天然石膏(CaSO₄·2H₂O)基本相同，主要以二水石膏(CaSO₄·2H₂O)或半水石膏(CaSO₄·1/2H₂O)存在，它们的差异是磷石膏中SO₃的含量较高，且含有水溶性五氧化二磷、水溶性氟等有害环境的元素，含有20%-35%水份，呈分散细粒状，pH=3-4，显弱酸性。在水泥生产的过程中，很难用磷石膏代替天然石膏，一般将磷石膏作为固体废弃物处理，其中所含氟化物、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。

P₂O₅是磷石膏中的酸性物质，是从没有化合的磷酸中得到的，甚至通过洗涤过滤仍可保留在石膏中，包括可溶性磷、共晶磷、难溶性磷，其中难溶性磷存在于少量未反应的磷石灰粉中，作为惰性成分，其对于磷石膏的性能几乎没有不良影响。

氟化物是硫酸分解磷矿石时有部分氟进入磷矿石中形成，在碱金属或活性硅的作用下，会形成如同Na₂SiF₆的化合物，并和石膏反应，引起石膏pH值降低。

SiF₆ ^2-+3CaSO₄·2H₂O—3CaF₂+SiO₂+12H⁺十3SO₄ ^2-。

由于磷石膏中含有这些少量可溶性物质在水泥应用中与天然石膏作水泥缓凝剂相比，普遍存在强度偏低、凝结时间缓慢等缺点，其原理是磷石膏中水溶性物质和磷石膏一起溶解并进入水泥浆体中，而水泥浆体碱性较强，磷酸盐和氟化物等杂质被中和，生成难溶的磷酸钙和氟化钙并沉积于水泥颗粒表面，阻碍了水分的渗入，从而延缓水泥的水化速度。

刚排放的磷石膏含有20%-35%水份，喂料时物料容易堵塞，造成水泥的成份波动较大，影响水泥的质量。

综上所述，如何处理磷石膏,得到可以替代天然石膏的改性石膏，将废物进行回收利用，应用于水泥中起到调凝作用，成为本行业技术人员迫待解决而未能解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种改性石膏，回收磷石膏中的P₂O₅和氟化物，得到中性的改性石膏，具有与天然石膏相同的调凝作用。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是，提供一种改性石膏，所述改性石膏为磷石膏改性后所得，按照重量比计，改性石膏的含水量小于10%、CaO大于35%、P₂O₅小于0.01%、氟化物小于0.01%、PH值为5-7。

优选的，所述磷石膏改性的具体操作为：将磷石膏进行水洗，水洗之后进行干摊至水分含量小于15%；向干摊后的磷石膏中掺入石灰、粉煤灰，进行化合反应，反应之后磷石膏的PH值高于5；化合反应后的磷石膏晾晒1个月，至含水量低于10%。

优选的，所述石灰、粉煤灰和磷石膏掺合时的重量比例为2-2.5：15-20：77.5-83。

优选的，所述粉煤灰的颗粒呈多孔型蜂窝状组织、颗粒的粒径范围为1—100μm，SiO₂的含量占粉煤灰重量的55%以上。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

将固体废弃物磷石膏、工业废渣粉煤灰进行有效的回收利用，在磷石膏中加入石灰、粉煤灰，使磷石膏中有害杂质如P₂O₅和氟化物化合为对水泥有益的磷酸盐类和硅酸盐类物质。化合反应如下：P₂0₅+3H₂O+3CaO—Ca₃（PO₄）₂↓+3H₂O、2F^－+CaO+H2O—CaF↓+2OH^－，改性之后的磷石膏可以替代天然石膏应用于水泥中，每一公斤天然石膏的成本约等于一百二十公斤本发明改性石膏的成本。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

一种改性石膏，所述改性石膏为磷石膏改性后所得，按照重量比计，改性石膏的含水量小于10%、CaO大于35%、P₂O₅小于0.01%、氟化物小于0.01%、PH值为5-7。

所述磷石膏改性的具体操作为：将磷石膏进行水洗，水洗之后进行干摊至水分含量小于15%，水洗法是目前磷石膏资源化利用最普遍采用的预处理方法，水洗可除去水溶性杂质和有机物。水洗至中性的磷石膏，其可溶磷、氟与有机物含量接近零，故水洗工艺可消除共晶磷之外的其它有害杂质的影响。水洗后再干摊使其水分含量在15%以内。

向干摊后的磷石膏中掺入石灰、粉煤灰，进行化合反应，反应之后磷石膏的PH值高于5；化合反应后的磷石膏晾晒6个月，至含水量低于10%。石灰中和处理可使磷石膏中可溶性磷、氟转化为惰性难溶盐(Ca₃(PO₄)₂、CaHPO₄,CaF₂等)，从而消除可溶性磷、氟的不利影响。控制好石灰掺和量是石灰中和法的关键，石灰掺和量一般按以下方法确定:由可溶性磷、氟含量，计算出与之反应的等当量CaO量，再按石灰有效钙含量计算出石灰掺量。此时，磷石膏浆体pH值应在6—8范围。国内磷石膏品质一般波动较大，采用石灰中和预处理工艺时，必须对磷石膏进行预均化处理。石灰中和工艺简单、投资少，效果显著，是非水洗预处理磷石膏的首选工艺，特别适用于品质较稳定、有机物含量较低的磷石膏。化合处理则是利用碱性钙材、硅铝复合材等添加剂与磷石膏按一定比例搅拌均匀后经化合反应，使磷石膏中有害杂质化合为对水泥有益的磷酸盐类和硅酸盐类物质。该法成本较低，工艺简单，适用于制水泥的磷石膏预处理。石灰、粉煤灰和磷石膏掺合时的重量比例为2-2.5：15-20：77.5-83，当可根据实际调整。本发明中未改性的磷石膏的化学成分见下表：

所述粉煤灰的颗粒呈多孔型蜂窝状组织、颗粒的粒径范围为1—100μm，SiO₂的含量占粉煤灰重量的55%以上。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种改性石膏，所述改性石膏为磷石膏改性后所得，其特征在于，按照重量比计，改性石膏的含水量小于10％、CaO大于35％、P₂O₅小于0.01％、氟化物小于0.01％、pH值为5-7；

所述磷石膏改性的具体操作为：将磷石膏进行水洗，水洗之后进行干摊至水分含量小于15％；向干摊后的磷石膏中掺入石灰、粉煤灰，进行化合反应，反应之后磷石膏的pH值高于5；化合反应后的磷石膏晾晒6个月，至含水量低于10％；所述石灰、粉煤灰和磷石膏掺合时的重量比例为2-2.5：15-20：77.5-83；

所述粉煤灰的颗粒呈多孔型蜂窝状组织、颗粒的粒径范围为1—100μm，SiO₂的含量占粉煤灰重量的55％以上。