一种磷石膏资源化处置方法

1.本发明涉及固体废物处理技术领域，特别涉及一种磷石膏的处置方法。


背景技术：

2.磷石膏是湿法磷酸工艺中产生的固体废弃物，其组分主要是二水硫酸钙。据不完全数据统计，全球每年排放的磷石膏大约有2.8亿吨。目前磷石膏的主要处理方式为就地堆放，形成磷石膏库。磷石膏库不仅占用大量土地，而且会严重危害周边的环境以及周围居民的生命安全，因此，对磷石膏的资源化综合利用迫在眉睫。
3.免烧砌块是相对普通烧结砖而言的一种新型砖。目前，免烧砌块一般以煤矸石、粉煤灰、煤渣、尾矿、化工废渣等固体废物为主要原料，再在其中混入适量的天然河沙或者其他胶凝材料或者粘合剂，经过定型、蒸养等工序后，无需高温煅烧即可生产制备的一种新型的墙体材料。全球基础建设对于砖、砂石等重要建筑材料的需求量巨大。近年来，我国生产新型墙体材料(仅仅是砖这一项)的总产量达3850亿块标准砖，占总体墙体材料的64％，而且这一比例还在持续扩大，综合利用的来自不同领域的各种工业废料废渣也达到11.06亿吨。不难看出用生产新型建筑材料这样的方式来消耗不同领域不同行业的各种工业废渣具有巨大优势。
4.现有技术中以水泥作为主要的胶凝材料，并辅以粉煤灰等用于减少水泥的用量来制备免烧砌块，该方法有如下缺点：
①
水泥价格高，即使辅以粉煤灰减少水泥用量，也只能略微降低改性成本；
②
水泥的制备过程复杂，且存在煅烧环节，不利于节能环保；
③
一般凭借经验提出一个固定的水泥掺入量，缺乏科学合理的最优掺入依据。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供一种磷石膏资源化处置方法，以解决将磷石膏作为制备免烧砌块的主要原材料之一，如何优化配比免烧砌块的各种原材料，进而达到资源化利用磷石膏的技术问题。
6.本发明一种磷石膏资源化处置方法包括以下步骤：
7.1)分别把原材料：磷石膏、粉煤灰、硅铝质矿物和生石灰加工成粉状；
8.2)分别对磷石膏、粉煤灰、硅铝质矿物和生石灰进行抽样，分别检测磷石膏样品、粉煤灰样品、硅铝质矿物样品和生石灰样品中的sio2、cao、al2o3、fe2o3和nao2的含量；
9.3)结合步骤2)的检测结果，并根据指标kh、指标a和指标b调节磷石膏、粉煤灰、硅铝质矿物和生石灰的掺入量，得到混合物中磷石膏、粉煤灰、硅铝质矿物和生石灰的配比，其中：
10.指标kh为石灰饱和系数，且
11.指标a描述si元素与al元素物质的量之比，且
的含量。具体的，本实施例中采用xrf(x射线荧光光谱分析)定量分析磷石膏样品、粉煤灰样品、硅铝质矿物样品和生石灰样品中的sio2、cao、al2o3、fe2o3和nao2的含量，当然在不同实施例中还可采用其它检测方法。
31.3)结合步骤2)的检测结果，并根据指标kh、指标a和指标b控制磷石膏、粉煤灰、硅铝质矿物和生石灰的掺入量，得到混合物中磷石膏、粉煤灰、硅铝质矿物和生石灰的配比，其中：
32.指标kh为石灰饱和系数，且
33.指标a描述si元素与al元素物质的量之比，且
34.指标b描述na2o氧化物与sio2氧化物的物质的量之比，且
35.本实施例中具体采用excel软件中的规划求解功能得到混合物中磷石膏、粉煤灰、硅铝质矿物和生石灰的配比，求解操作简单容易，其求解表格示例如下：
36.表1 材料配比计算
[0037][0038]
根据步骤2)的检测结果，分别输入磷石膏、粉煤灰、天然硅铝质矿物、生石灰的成分比例，如上表1中单元格b1～单元格k5的范围内。在掺入量一列，即l列先输入假设的掺入量。
[0039]
当然在具体实施中，还可采用其它方法求解混合物中磷石膏、粉煤灰、硅铝质矿物和生石灰的配比。
[0040]
在得到同时满足0.6≤kh≤1.3，5≤a≤20，0.2≤b≤0.5的各种配比方式中，选择磷石膏比例最大的配比作为最优配比，如此可最大化的利用磷石膏。同时通过严格控制混合物的指标kh、指标a和指标b，保证了免烧砌块的尺寸偏差、强度、抗冻性、干燥收缩率、吸水率、碳化性能和软化性能等质量指标。
[0041]
4)将满足步骤3)所得配比的磷石膏、粉煤灰、硅铝质矿物和生石灰混合均匀，然后再加水混合均匀并陈化。
[0042]
5)将陈化后的混合料放到制备免烧砌块的模具中进行加压成型，成型压力5～30mpa，成型后的免烧砌块在室温下静置24小时后脱模。
[0043]
6)对脱模后的免烧砌块进行养护，得到免烧砌块成品。
[0044]
采用《非烧结垃圾尾矿砖》(jc/t 422-2007)中的试验方法，获得本实施例中利用磷石膏制备的免烧砌块的尺寸偏差、强度、抗冻性、干燥收缩率、吸水率、碳化性能和软化性能等质量参数，具体如下：长度、宽度和高度尺寸偏差为
±
2.0mm，抗压强度平均值≥15.0mpa,冻后抗压强度平均值≥12.0mpa，干燥收缩率平均值≤0.06％，吸水率单块值≤18％，碳化后强度平均值≥12.0mpa,软化性能平均值≥0.80。
[0045]
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较
佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。


技术特征：
1.一种磷石膏资源化处置方法，其特征在于，包括以下步骤：1)分别把原材料：磷石膏、粉煤灰、硅铝质矿物和生石灰加工成粉状；2)分别对磷石膏、粉煤灰、硅铝质矿物和生石灰进行抽样，分别检测磷石膏样品、粉煤灰样品、硅铝质矿物样品和生石灰样品中的sio2、cao、al2o3、fe2o3和nao2的含量；3)结合步骤2)的检测结果，并根据指标kh、指标a和指标b控制磷石膏、粉煤灰、硅铝质矿物和生石灰的掺入量，得到混合物中磷石膏、粉煤灰、硅铝质矿物和生石灰的配比，其中：指标kh为石灰饱和系数，且指标a描述si元素与al元素物质的量之比，且指标b描述na2o氧化物与sio2氧化物的物质的量之比，且4)将满足步骤3)所得配比的磷石膏、粉煤灰、硅铝质矿物和生石灰混合均匀，然后再加水混合均匀并陈化；5)将陈化后的混合料放到制备免烧砌块的模具中进行加压成型，成型后的免烧砌块静置一段时间后脱模；6)对脱模后的免烧砌块进行养护，得到免烧砌块成品。2.根据权利要求1所述的磷石膏资源化处置方法，其特征在于：在步骤3)中，在同时满足0.6≤kh≤1.3，5≤a≤20，0.2≤b≤0.5的各种配比方式中选择磷石膏比例最大的配比。3.根据权利要求2所述的磷石膏资源化处置方法，其特征在于：在步骤3)中，采用excel软件中的规划求解功能得到混合物中磷石膏、粉煤灰、硅铝质矿物和生石灰的配比。4.根据权利要求1所述的磷石膏资源化处置方法，其特征在于：所述硅铝质矿物为天然凝灰岩和天然凝灰熔岩中的一种或两种。5.根据权利要求1所述的磷石膏资源化处置方法，其特征在于：所述步骤1)中被加工成粉状的磷石膏、粉煤灰、硅铝质矿物和生石灰的尺寸不大于200目。

技术总结
本发明公开了一种磷石膏资源化处置方法，其包括步骤：1)分别把原材料：磷石膏、粉煤灰、硅铝质矿物和生石灰加工成粉状；2)分别对磷石膏、粉煤灰、硅铝质矿物和生石灰进行成分检测；3)根据指标KH、指标A和指标B控制磷石膏、粉煤灰、硅铝质矿物和生石灰的掺入量，得到各组分的配比；4)将磷石膏、粉煤灰、硅铝质矿物和生石灰混合均匀并陈化；5)将陈化后的混合料放到制备免烧砌块的模具中进行加压成型，然后静置脱模；6)对脱模后的免烧砌块进行养护，得到免烧砌块成品。本发明通过让制备免烧砌块的混合物同时满足指标KH、指标A和指标B，在满足磷石膏用量最大的情况下，保证了免烧砌块的质量，实现了磷石膏的资源化处置。现了磷石膏的资源化处置。现了磷石膏的资源化处置。


技术研发人员：杨永浩 和红 魏作安 王至祥 王雷 夏江 侯振坤 吴建勋 路停
受保护的技术使用者：重庆交通大学
技术研发日：2021.11.24
技术公布日：2022/2/18