一种磷石膏水洗技术的综合处理方法
【专利摘要】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。
【专利说明】一种磷石膏水洗技术的综合处理方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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（CaS04 · 2H20); 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P 2〇5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P 2〇5、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。
[0003] 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。
[0004] 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】
[0005] 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。
[0006] 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。
[0007] 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。
[0008] (2)分别收集液面上的漂浮物A和上层洗涤液。
[0009] (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。
[0010] (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。
[0011] (5)重复1-3的操作4-6次。
[0012] 所述步骤（3)中涉及的主要反应为： CaC03+2H3P04 - Ca (H2P04) 2+H20+C02 个 CaC03+2r - CaF2 I +C0广 和： Ca (OH) 2+ H3P04 - CaHP04 · 2H20 Ca(0H)2+2r -CaF2 I +20H'
[0013] 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。
[0014] 经过4次洗涤并烘干后的磷石膏呈现弱碱性，CaS04 ·2Η20的质量百分数大于95% ; 风干后的漂浮物Β的主要成分为烃类有机物（质量百分数为79Γ9%)、二水合磷酸氢钙（质 量百分数为869Γ87. 5%)与氟化钙（质量百分数为3. 59Γ5%)，此外还含有0. 59Γ2%的Mg、Fe、 A1元素。
[0015] 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。
[0016] 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。
[0017] 3.工艺简单，成本低廉，适于批量化处理，有利于推广。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1是本发明的工艺流程图。
[0019]
【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。
[0020] 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 lOmin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°C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。
[0021] 上述步骤中涉及的主要反应为： CaC03+2H3P04 - Ca (H2P04) 2+H20+C02 个 CaC03+2r - CaF2 I +C0广 和： Ca (OH) 2+ H3P04 - CaHP04 · 2H20 Ca(0H)2+2r -CaF2 I +20H'
[0022] 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、A1元素。
[0023]
【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。
[0024] 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°C烘烤12h，至石膏浆表面的吸附水蒸发完 全，得到二水硫酸1丐含量为95. 5wt. %的磷石膏。
[0025] 上述步骤中涉及的主要反应为： CaC03+2H3P04 - Ca (H2P04) 2+H20+C02 个 CaC03+2r - CaF2 I +C0广 和： Ca (OH) 2+ H3P04 - CaHP04 · 2H20 Ca(0H)2+2r -CaF2 I +20H'
[0026] 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、A1元素。
【权利要求】
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。
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) 将磷石膏与水按1:(3~5)的质量比倒入搅拌机，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： CaC03+2H3P04 - Ca (H2P04) 2+H20+C02 个 CaC03+2r - CaF2 I +CO广 和： Ca (OH) 2+ H3P04 - CaHP04 · 2H20 Ca (OH) 2+2Γ - CaF2 I +20『。
4. 根据权利要求1~3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Γ4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：经过4次洗涤并烘干后的磷石膏呈现弱碱性，CaS0 4 · 2H20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79Γ10%)、二水合磷酸氢钙（质量 百分数为859Γ88%)与氟化钙（质量百分数为39Γ5%)，此外还含有0. 59Γ2%的Mg、Fe、Al元 素。
【文档编号】C04B11/26GK104150796SQ201410389270
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月11日 优先权日:2014年8月11日
【发明者】张向宇 申请人:湖北胜垒石膏技术有限公司, 王升高