本发明属于工业废弃物资源化处理
技术领域：
，具体涉及一种增强增韧的磷石膏及其制备方法。
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，其主要成分为硫酸钙，磷石膏中还含砷、铜、锌、铁、锰、铅、镉、汞均极其微量，且大多数为不溶性固体，而且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。磷石膏为灰白色或灰黑色，附着水10-30%，ph=1.9-5.3，f<0.5%，颗粒直径一般为5～50μm，化学成分复杂，含有残留有机磷和无机磷、氟化物及氟、钾、钠等成分及其它无机物。制取1吨磷酸（以100%p2o5计）一般会产生4.8～5.0吨磷石膏；同时磷石膏还是生产高浓度磷复肥时产生的一种工业副产石膏。现如今，随着磷酸与磷肥的生产，磷石膏的产生量也快速增加，累计堆存量已远远超过1亿吨。长期以来，由于磷石膏的性能不稳定，强度、韧度不够致使这种来源广阔的资源无法得以有效利用，目前综合利用率仅10%左右，年利用量仅在400～500万吨，而绝大部分的磷石膏堆存给环境造成了巨大的压力和破坏。目前虽然已有针对磷石膏处理的研究，但是还存在诸多问题，例如现有技术中有先将磷石膏陈化，然后利用石灰等改性处理、烘干、煅烧的处理方法；还有的现有技术将磷石膏、通用硅酸盐水泥和水混合湿磨后陈化的处理方法。这些处理方法虽然给出了一些磷石膏的改性处理的方向，但是都存在添加剂成分复杂，陈化时间过长的问题，有些还存在温度处理高且处理复杂的问题，因此改性处理的成本高，工艺也不易推广。针对以上问题，有必要发明一种成本低、操作简单的增强增韧的磷石膏及其制备方法。技术实现要素：本发明的第一目的在于提供了一种增强增韧的磷石膏，第二目的在于提供一种增强增韧的磷石膏的制备方法。本发明的第一目的是这样实现的，所述的增强增韧的磷石膏是将磷酸和/或磷肥的生产过程中产生的废弃磷石膏经过筛选、添加增强增韧材料、陈化、烘干、脱硫的步骤得到的，所述的增强增韧的磷石膏的2h抗折强度≥10mpa，2h抗压强度≥25mpa。本发明的第二目的是这样实现的，包括以下步骤：1）筛选：收集磷酸和/或磷肥生产过程中从排渣口排出的磷石膏，用4~6倍量的水在常温下进行冲洗，然后使用8~12目的筛网进行初步过滤，得到粗石膏，将粗石膏使用20～80目的筛网进行1~2次分选，得到精石膏；2）添加增强增韧材料：在精石膏中加入增强增韧材料，将其搅拌均匀，所述的增强增韧材料与磷石膏的质量比为0.2~5：100；3）陈化：将经过步骤（2）处理的精石膏在室温下陈化；4）烘干：将陈化后的精石膏烘干；5）脱硫：将烘干后的精石膏加热5～20分钟脱硫，即可。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明通过以制造磷酸、磷肥企业产生的废弃物磷石膏为原料，通过筛选、添加增强增韧材料、陈化、烘干、脱硫等工艺，生产出强度、韧性极佳的磷建筑石膏，可实现大量堆存磷石膏的资源化利用，消除其对环境的危害，同时工艺简单，成本低廉，便于推广应用。2、本发明所使用的磷石膏为工业废料，然后加入棉花（或旧棉花）、锆棉、硅酸铝棉、玻璃丝等丝状棉，原料具有储量大、价格低的优点，得到的增强增韧的磷石膏性能稳定、质量可靠，在实现工业废料资源化处理的基础上减轻其对环境的影响，而且与改良前的石膏相比，磷石膏的抗折强度、抗压强度明显提高。3、本发明的制备方法成本低、操作简单，能将固体废弃物磷石膏转变成性能稳定的磷建筑石膏，而且与现有技术相比，陈化时间短，可显著缩短生产周期。4、本发明的制备方法处理温度低、设备投资小、原料价格低廉，具有投资小、能耗低、过程易实现的优势。具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。本发明所述的增强增韧的磷石膏是将磷酸和/或磷肥的生产过程中产生的废弃磷石膏经过筛选、添加增强增韧材料、陈化、烘干、脱硫的步骤得到的，所述的增强增韧的磷石膏的2h抗折强度≥10mpa，2h抗压强度≥25mpa。所述的废弃磷石膏的2h抗折强度为不超过10mpa，2h抗压强度为1~10mpa。所述的废弃磷石膏的成分为：固体杂质：3%～20%、so3：8%～35%、caso4·2h2o：30%～75%。本发明所述的增强增韧的磷石膏的制备方法，包括以下步骤：1）筛选：收集磷酸和/或磷肥生产过程中从排渣口排出的磷石膏，用4~6倍量的水在常温下进行冲洗，然后使用8~12目的筛网进行初步过滤，得到粗石膏，然后将粗石膏使用20～80目的筛网进行1~2次分选，得到精石膏；2）添加增强增韧材料：在精石膏中加入增强增韧材料，将其搅拌均匀，所述的增强增韧材料与磷石膏的质量比为0.2~5：100；3）陈化：将经过步骤（2）处理的精石膏在室温下陈化；4）烘干：将陈化后的精石膏烘干；5）脱硫：将烘干后的精石膏加热5～20分钟脱硫，即可。步骤（2）中所述的增强增韧材料为丝状棉。所述的丝状棉为棉花、锆棉、硅酸铝棉、玻璃丝中的一种或多种。步骤（3）中所述的陈化的时间为1-7天。步骤（3）中所述的陈化为陈化至附着水含量7%～10%。步骤（4）中所述的烘干的温度保持在50～150℃，烘干至含水量1%～3%。步骤（5）中所述的脱硫的温度保持在150～200℃，脱硫后磷石膏含硫1%～5%。实施例1原料成分：磷石膏渣中含10%固体杂质、25%的so3、65%的caso4·2h2o。工艺流程：（1）首先从制造磷酸、磷肥企业的排渣口取磷石膏液，5倍的水量在常温下进行冲洗以除去大量杂质，使用10目的筛网进行初步过滤，得到粗石膏；（2）将粗石膏排入80目的筛子一次分选，得到精石膏；（3）在精石膏陈化之前放入增强增韧材料，将其搅拌均匀，增强增韧材料与磷石膏的质量比为5︰100，增强增韧材料为锆棉；（4）将精石膏放入陈化槽在室温下陈化七天，陈化至附着水含量7%；（5）将陈化后的精石膏放入烘干设备烘干，烘干温度为150℃，烘干至含水量3%；（6）将烘干后的精石膏在加热炉中加热脱硫，加热20分钟。加热温度为200℃，脱硫后磷石膏含硫5%。表1：实施例1得到的增强增韧的磷石膏与原有磷石膏的抗折强度和抗压强度对比 添加增强增韧材料前，mpa添加增强增韧材料后，mpa2h抗折强度1.810.82h抗压强度4.627.4结论：原磷石膏经过本申请所述的方法处理后，其抗压强度、抗折强度大幅提高。实施例2原料成分：磷石膏渣中含20%固体杂质、35%的so3、45%的caso4·2h2o。工艺流程：（1）首先从制造磷酸、磷肥企业的排渣口取磷石膏液，4倍的水量在常温下进行冲洗以除去大量杂质，使用10目的筛网进行初步过滤，得到粗石膏；（2）将粗石膏排入20目的筛子一次分选，得到精石膏；（3）在精石膏陈化之前放入增强增韧材料，将其搅拌均匀，增强增韧材料与磷石膏的质量比为0.2︰100，增强增韧材料为棉花中的旧棉花；（4）将精石膏放入陈化槽在室温下陈化一天，陈化至附着水含量10%；（5）将陈化后的精石膏放入烘干设备烘干，烘干温度为50℃，烘干至含水量1%；（6）将烘干后的精石膏在加热炉中加热脱硫，加热5分钟。加热温度为150℃，脱硫后磷石膏含硫1%。表2：实施例2得到的增强增韧的磷石膏与原有磷石膏的抗折强度和抗压强度对比 添加增强增韧材料前，mpa添加增强增韧材料后，mpa2h抗折强度2.113.52h抗压强度4.328.3结论：原磷石膏经过本申请所述的方法处理后，其抗压强度、抗折强度大幅提高。实施例3原料成分：磷石膏渣中含20%固体杂质、15%的so3、65%的caso4·2h2o。工艺流程：（1）首先从制造磷酸、磷肥企业的排渣口取磷石膏液，6倍的水量在常温下进行冲洗以除去大量杂质，使用10目的筛网进行初步过滤，得到粗石膏；（2）将粗石膏排入50目的筛子一次分选，得到精石膏；（3）在精石膏陈化之前放入增强增韧材料，将其搅拌均匀，增强增韧材料与磷石膏的质量比为0.6︰100，增强增韧材料为玻璃丝；（4）将精石膏放入陈化槽在室温下陈化三天，陈化至附着水含量8.5%；（5）将陈化后的精石膏放入烘干设备烘干，烘干温度为130℃，烘干至含水量2%；（6）将烘干后的精石膏在加热炉中加热脱硫，加热10分钟。加热温度为175℃，脱硫后磷石膏含硫3%。表3：实施例3得到的增强增韧的磷石膏与原有磷石膏的抗折强度和抗压强度对比 添加增强增韧材料前，mpa添加增强增韧材料后，mpa2h抗折强度212.92h抗压强度5.227.7结论：原磷石膏经过本申请所述的方法处理后，其抗压强度、抗折强度大幅提高。实施例4原料成分：磷石膏渣中含15%固体杂质、30%的so3、55%的caso4·2h2o。工艺流程：（1）首先从制造磷酸、磷肥企业的排渣口取磷石膏液，4.5倍的水量在常温下进行冲洗以除去大量杂质，使用10目的筛网进行初步过滤，得到粗石膏；（2）将粗石膏排入40目的筛子一次分选，得到精石膏；（3）在精石膏陈化之前放入增强增韧材料，将其搅拌均匀，增强增韧材料与磷石膏的质量比为1.6︰100，增强增韧材料为玻璃丝；（4）将精石膏放入陈化槽在室温下陈化五天，陈化至附着水含量8%；（5）将陈化后的精石膏放入烘干设备烘干，烘干温度为110℃，烘干至含水量2%；（6）将烘干后的精石膏在加热炉中加热脱硫，加热15分钟。加热温度为160℃，脱硫后磷石膏含硫2%。表4：实施例4得到的增强增韧的磷石膏与原有磷石膏的抗折强度和抗压强度对比 添加增强增韧材料前，mpa添加增强增韧材料后，mpa2h抗折强度2.515.82h抗压强度526.5结论：原磷石膏经过本申请所述的方法处理后，其抗压强度、抗折强度大幅提高。实施例5原料成分：磷石膏渣中12.5%固体杂质、27.5%的so3、60%的caso4·2h2o。工艺流程：（1）首先从制造磷酸、磷肥企业的排渣口取磷石膏液，5.5倍的水量在常温下进行冲洗以除去大量杂质，使用10目的筛网进行初步过滤，得到粗石膏；（2）将粗石膏排入40目的筛子一次分选，得到精石膏；（3）在精石膏陈化之前放入增强增韧材料，将其搅拌均匀，增强增韧材料与磷石膏的质量比为2.5︰100，增强增韧材料为硅铝酸棉；（4）将精石膏放入陈化槽在室温下陈化两天，陈化至附着水含量8%；（5）将陈化后的精石膏放入烘干设备烘干，烘干温度为105℃，烘干至含水量2%；（6）将烘干后的精石膏在加热炉中加热脱硫，加热18分钟。加热温度为180℃，脱硫后磷石膏含硫2%。表5：实施例5得到的增强增韧的磷石膏与原有磷石膏的抗折强度和抗压强度对比 添加增强增韧材料前，mpa添加增强增韧材料后，mpa2h抗折强度2.518.72h抗压强度5.628.8结论：原磷石膏经过本申请所述的方法处理后，其抗压强度、抗折强度大幅提高。实施例6原料成分：磷石膏渣中含16.5%固体杂质、23.5%的so3、60%的caso4·2h2o。工艺流程：（1）首先从制造磷酸、磷肥企业的排渣口取磷石膏液，5倍的水量在常温下进行冲洗以除去大量杂质，使用10目的筛网进行初步过滤，得到粗石膏；（2）将粗石膏排入60目的筛子一次分选，得到精石膏；（3）在精石膏陈化之前放入增强增韧材料，将其搅拌均匀，增强增韧材料与磷石膏的质量比为3.8︰100，增强增韧材料为锆棉；（4）将精石膏放入陈化槽在室温下陈化三天，陈化至附着水含量9%；（5）将陈化后的精石膏放入烘干设备烘干，烘干温度为95℃，烘干至含水量3%；（6）将烘干后的精石膏在加热炉中加热脱硫，加热12分钟。加热温度为190℃，脱硫后磷石膏含硫4%。表6：实施例6得到的增强增韧的磷石膏与原有磷石膏的抗折强度和抗压强度对比 添加增强增韧材料前，mpa添加增强增韧材料后，mpa2h抗折强度2.418.52h抗压强度5.129.5结论：原磷石膏经过本申请所述的方法处理后，其抗压强度、抗折强度大幅提高。实施例7原料成分：磷石膏渣中含3%固体杂质、22%的so3、75%的caso4·2h2o。工艺流程：1）筛选：收集磷酸和/或磷肥生产过程中从排渣口排出的磷石膏，用5倍量的水在常温下进行冲洗，然后使用8目的筛网进行初步过滤，得到粗石膏，然后将粗石膏使用20目的筛网进行1次分选，得到精石膏；2）添加增强增韧材料：在精石膏中加入增强增韧材料，将其搅拌均匀，所述的增强增韧材料与磷石膏的质量比为4：100；所述的增强增韧材料为丝状棉，所述的丝状棉为棉花、锆棉、硅酸铝棉、玻璃丝的多种混合，混合比例为1:1:1:1；3）陈化：将经过步骤（2）处理的精石膏在室温下陈化，陈化的时间为6天，陈化至附着水含量10%；4）烘干：将陈化后的精石膏烘干，所述的烘干的温度保持在140℃，烘干至含水量2.5%；5）脱硫：将烘干后的精石膏加热8分钟脱硫，脱硫的温度保持在160℃，脱硫后磷石膏含硫5%，即可。表7：实施例7得到的增强增韧的磷石膏与原有磷石膏的抗折强度和抗压强度对比 添加增强增韧材料前，mpa添加增强增韧材料后，mpa2h抗折强度2.820.22h抗压强度4.930.5结论：原磷石膏经过本申请所述的方法处理后，其抗压强度、抗折强度大幅提高。实施例8原料成分：磷石膏渣中含17%固体杂质、8%的so3、75%的caso4·2h2o。工艺流程：1）筛选：收集磷酸和/或磷肥生产过程中从排渣口排出的磷石膏，用5倍量的水在常温下进行冲洗，然后使用12目的筛网进行初步过滤，得到粗石膏，然后将粗石膏使用80目的筛网进行2次分选，得到精石膏；2）添加增强增韧材料：在精石膏中加入增强增韧材料，将其搅拌均匀，所述的增强增韧材料与磷石膏的质量比为4：100；所述的增强增韧材料为丝状棉。所述的丝状棉为棉花、硅酸铝棉的多种混合；3）陈化：将经过步骤（2）处理的精石膏在室温下陈化，陈化的时间为6天，陈化至附着水含量10%；4）烘干：将陈化后的精石膏烘干，所述的烘干的温度保持在70℃，烘干至含水量1.5%；5）脱硫：将烘干后的精石膏加热16分钟脱硫，脱硫的温度保持在170℃，脱硫后磷石膏含硫1%，即可。表8：实施例8得到的增强增韧的磷石膏与原有磷石膏的抗折强度和抗压强度对比 添加增强增韧材料前，mpa添加增强增韧材料后，mpa2h抗折强度1.519.32h抗压强度6.228.8结论：原磷石膏经过本申请所述的方法处理后，其抗压强度、抗折强度大幅提高。当前第1页12