一种利用工业固废制备土壤改良剂的方法与流程

本发明涉及土壤改良及固体废弃物再利用技术领域，特别是一种利用工业固废制备土壤改良剂的方法。

背景技术：

土壤改良剂能有效地改善土壤理化性状和土壤养分状况，并对土壤微生物产生积极影响，从而提高退化土壤的生产力。因此，其研究与应用对防治土壤退化具有重要的理论和现实意义。

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，其主要成分为硫酸钙。近年来，随着我国磷肥业的逐渐发展，磷石膏的产排量也呈现出逐年增长的态势。工业副产磷石膏是一种非常好的再生资源，综合利用工业副产磷石膏既有利于保护环境，又能节约能源和资源。我国每年产生大量废弃磷石膏，既占用了大量土地资源，还污染水和大气环境。因此，需对磷石膏及时进行处理，使其资源化已成为当下磷化工产业亟待解决的问题。

磷尾矿为采矿、选矿过程中产生的“废弃物”，同时又是潜在的矿产资源。据统计，我国现有尾矿库12718座，其中新建尾矿库占12％，仅2013年我国尾矿产生量就为16.49亿吨，综合和利用率仅为18.9％。随着矿产资源的大量开采尾矿排放量日益增加，对磷尾矿的综合处理利用也已经成为当下磷化工产业亟待解决的问题。

目前，已有利用工业固废制备土壤改良剂，使工业固废得到资源化应用的相关研究。例如：

专利申请号为201410288820.5的发明专利申请公开了一种土壤改良剂及其制备方法,该土壤改良剂包括反浮选磷尾矿经800～1200℃煅烧、破碎筛分,然后取粒径≤50目颗粒进行蒸压养护处理得到的活性磷尾矿,即土壤改良剂。其制备方法是将反浮选磷尾矿在800～1200℃下煅烧破碎筛分；然后在170～180℃、0.8～1.0mpa条件下蒸压养护3～5小时；得土壤改良剂。其制备的土壤改良剂肥效高,可用于矿山复垦和缺磷地区的土壤改良,具有较为广阔的应用前景,且没有二次污染。但该方法需经800～1200℃煅烧、并需在170～180℃、0.8～1.0mpa条件下蒸压养护3～5小时，加工成本高，工艺复杂，没有经济上的优势。

专利申请号为201810617360.4的发明专利申请公开了一种利用磷石膏制备的土壤改良剂及其制备方法，该土壤改良剂由磷石膏30～40份、石灰水60～80份、紫茎泽兰20～30份、椰子粉3～7份、菜籽粕12～20份、腐殖酸6～10份、猪粪8～16份、复合氨基酸液2～3份、草木灰5～9份、一水硫酸锌0.1～0.5份、聚丙烯酰胺2～4份、磷酸铵8～14份以及复合微生物菌剂1～2份制成。该方法将磷石膏用来制备土壤改良剂,可以有效解决磷石膏堆积带来的环境污染问题,且制备的土壤改良剂能取得较好的经济效益。但该方法工艺复杂，磷石膏需经进行300～500℃煅烧、陈化以及用石灰水进行处理，以此来去除磷石膏中可溶性有害杂质，生产成本高。

基于以上技术情况，磷尾矿、磷石膏均为工业生产留下的固体废渣，在现有技术条件下很难对两者完全回收利用，同时现有土壤改良剂、肥料，基本是用原矿石进行生产加工，需要化学反应，生产成本高。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种利用工业固废制备土壤改良剂的方法。本发明制备工艺简单，能耗低，且使用工业固废作为制备土壤改良剂的原料，对节约成本，保护环境，开创以工养农的新循环经济模式有着重要意义。

本发明的技术方案：一种利用工业固废制备土壤改良剂的方法,按下述步骤进行：

(1)破碎中和：向原材料磷石膏中加入2～3％的生石灰后，进行破碎中和，得到改性磷石膏；

(2)混和搅拌：将改性磷石膏、白磷肥、磷尾矿、有机质按重量比40～50∶35～45∶5～15∶1～5搅匀，得到颗粒状土壤改良剂；

(3)磨料：将颗粒状土壤改良剂磨成粉状，即得。

前述的利用工业固废制备土壤改良剂的方法所述的步骤(1)中，改性磷石膏的ph＝7～8。

前述的利用工业固废制备土壤改良剂的方法所述的步骤(1)中，所述改性磷石膏在破碎中和前先经洗涤、过滤，破碎中和后置于堆场存化。

前述的利用工业固废制备土壤改良剂的方法所述的步骤(1)中，所述改性磷石膏呈粉状，容重为0.733～0.88g/cm³，颗粒直径为5～15um，二水硫酸钙含量为70～90％，含有有机磷、硫、氟类化合物以及岩石成分ca、mg的磷酸盐及硅酸盐。

前述的利用工业固废制备土壤改良剂的方法所述的步骤(2)具体为：将改性磷石膏、白磷肥、磷尾矿、有机质按重量比46∶40∶10∶4搅匀，得到颗粒状土壤改良剂。

前述的利用工业固废制备土壤改良剂的方法所述的步骤(2)中，磷尾矿的制备方法如下：对磷尾矿进行压滤处理，压滤前在料浆中加入水处理沉淀中和改性，进行无害化处理；压滤后磷尾矿含水量的质量分数≤13％。

有益效果

与现有技术相比，本发明在不进行磷尾矿再选的条件下，使用水处理沉淀对磷尾矿改性，其所含的钙、镁、铁、铝等元素本身为土壤的成份，与其它具有磷肥功效的掺和料一起构成土壤改良剂，施放于土壤中，减少了磷尾矿的堆存量，实现了磷尾矿资源化利用的目的。且该方法取消了常规的高温煅烧和蒸压养护，简化了处理工艺，并极大降低了生产能耗，更加经济环保。

本发明磷石膏为所述土壤改良剂的主要成分，其含量约占40～50％(最优为46％)，经水洗过滤、石灰中和改性后，能大幅固化其中的氟化物等游离酸性有害杂质成分。同时该改性磷石膏中含含有大量的钙、镁、磷、硫等成分,为植物所需的重要营养元素，大部分可直接由土壤及植物所吸收。

本发明根据对不同土壤的科学分析，对不同元素进行针对性的搭配，最终得到改性磷石膏、白磷肥、磷尾矿、有机质按重量比40～50∶35～45∶5～15∶1～5(最优配比46∶40∶10∶4)配制的土壤改良剂，该土壤改良剂施放于土壤中，能够大批量的消耗磷石膏、磷尾矿的堆存量，达到节约成本，保护环境的目的。本发明的土壤改良剂，含有质量分数≤0.5％的水分，其细度过0.25mm试验筛≥80％。具体有效成分详见图4。

综上所述，本发明可同时实现磷化工企业所排放磷尾矿、磷石膏的消耗，其制备工艺简单，能耗低，能实现工业固废的资源最大化利用与矿产资源的节约，其生产成本低，可开创以工养农的新循环经济模式。

附图说明

图1是本发明的制备方法步骤图；

图2是本发明的制备工艺流程图；

图3是本发明的物料平衡图；

图4是本发明土壤改良剂的检测报告。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。本发明实施例所用工业副产品磷石膏、返浮选磷尾矿取自贵州川恒化工股份有限公司磷石膏堆场及磷尾矿堆存库房。以上说明仅仅对磷石膏、磷尾矿的来源进行说明，不构成对本发明限制，其它地区类似工业固废也可以实现本发明。

实施例1。原料：10万吨原材料磷石膏、0.22万吨生石灰、8.89万吨白磷肥(即肥料级磷酸氢钙)、2.2万吨磷尾矿、0.89万吨有机质。

利用上述原料制备土壤改良剂的方法,工艺如图1-3所示，按下述步骤进行：

(1)破碎中和：原材料磷石膏加入生石灰后在破碎机内进行破碎中和，固化氟化物，改性至ph值7～8，得到改性磷石膏，该过程会产生一定粉尘及噪声，噪声采用低噪声设备及厂房隔声措施减噪，破碎粉尘采用在破碎机安装布袋除尘器措施处理后经15m高排气筒排放；

(2)混和搅拌：按相应比例对改性磷石膏、白磷肥、磷尾矿、有机质、石灰进行计量称重，通过装载机将原料投放至搅拌机中，搅拌均匀后得到颗粒状肥料填充材料；该过程会产生一定粉尘及噪声，噪声采用低噪声设备及厂房隔声措施减噪，搅拌粉尘采用在搅拌机安装布袋除尘器措施处理后经15m高排气筒排放；

(3)磨料：将上步得到的颗粒状原料通过雷蒙磨机磨成粉状，得到产品；该过程会产生一定粉尘及噪声，噪声采用低噪声设备及厂房隔声措施减噪，磨料粉尘采用在磨料机处安装布袋除尘器处理后经15m高排气筒排放；

(4)包装：根据要求对产品进行包装，大部分未要求包装的经散装直接运出，用作钙镁磷肥，土壤调理剂或复耕(均属于肥料填充材料)，该过程会产生少量粉尘及噪声，噪声采用低噪声设备及厂房隔声措施减噪，粉尘环评要求包装机输送线需进行四面围挡，加强厂区通风。

所述步骤(1)中，改性磷石膏经洗涤、过滤等工艺进行除渣和改性，并置于堆场存化而成。该磷石膏性状呈粉状，容重0.733～0.88g/cm³，颗粒直径为5～15um，二水硫酸钙含量为70～90％，含有有机磷、硫、氟类化合物以及岩石成分ca、mg的磷酸盐及硅酸盐。

所述步骤(2)中，磷尾矿为压滤前在料浆中加入水处理沉淀中和改性，进行无害化处理而成。该磷尾矿压滤后质量分数≤13％的水分，主要化学成分为氧化钙、二氧化硅和氧化镁，以及一定量的五氧化二磷和少量的三氧化二铁。所述的水处理沉淀为含磷约10％的低品位白磷肥。

所述步骤(3)土壤改良剂含有质量分数≤0.5％的水分，其细度能过0.25mm试验筛≥80％。