一种磷石膏的浸洗剂和一种磷石膏的无害化处理方法与流程

本发明属于磷石膏无害化处理及资源化利用，具体涉及一种磷石膏的浸洗剂和一种磷石膏的无害化处理方法。

背景技术：

1、磷石膏是湿法磷酸生产过程中用硫酸处理磷矿时的工业固体废渣，每生产1吨磷酸约产生4.5-5吨磷石膏。磷石膏的主要成分为二水硫酸钙(caso4·2h2o)，属于一般固体废弃物ⅱ类，总体呈酸性(ph＝1.9-5.3)，含有未分解磷矿、氟化物、有机物和残留磷酸等杂质。在全世界范围内，磷石膏堆存量已超过60亿吨，且每年仍以2亿吨左右的速率继续增长，但全球磷石膏综合利用率仅为25％左右。

2、中国是世界上第一大磷肥生产国，也是第一大磷石膏副产国。全国85％的磷化工企业主要分布于长江流域，重点集中于四川省、云南省、湖北省、安徽省和贵州省。2021年，全国磷石膏堆存量达到5亿吨，每年新增磷石膏5000万吨，磷石膏已经成为我国第二大工业固体废弃物。磷石膏的堆存不仅会占用大量土地，堆体中的可溶性氟、磷、酸性物、有机物等也会对土壤、地下水和地表水流等环境造成持久的污染。因此，磷石膏的无害化处理和资源化综合利用刻不容缓。

3、磷石膏中二水硫酸钙(caso4·2h2o)为其主要成分，是一种重要的再生石膏资源，但其中含有磷、氟、有机物等诸多有害杂质，严重影响其作为石膏建材的材料特性。

4、磷石膏中的磷杂质主要分为可溶磷、共晶磷和难溶磷。可溶磷主要形态有类型主要有h3po4、h2po4-、hpo42-、po43-四大类，其中对石膏性能影响最大的是h3po4，存在于酸性环境中将会抑制硫酸钙的生长。当石膏水化时这些可溶磷将会与ca2+反应生成难溶性的磷酸钙，覆盖在磷石膏表面，阻碍石膏继续溶出和水化，从而使得磷石膏的凝结硬化时间延长，致使其晶体粗化，结构疏松、强度降低。共晶磷是湿法磷酸生产中h2po4-、hpo42-代替so42-进入二水硫酸钙晶格内形成的共晶体，在磷石膏会水化过程中，共晶磷从晶格中溶出，与ca2+生成难溶的ca3(po4)2，覆盖于磷建筑石膏粉表面，使二水石膏的析晶过饱和度明显降低，水化率降低，延长了初凝时间和终凝时间，导致结构粗化，晶体间搭接数量减少，硬化体抗折、抗压强度下降，共晶磷很难通过一般的工艺方法去除。难溶磷主要以ca3(po4)2形式存在，由于其熔点高、化学性质稳定，在磷建筑石膏粉水化过程中不参与水化反应，表现为惰性。

5、磷石膏中氟杂质主要分为可溶氟和难溶氟。可溶氟是影响磷石膏性能的主要形式之一，主要以可溶氟f-形态存在，它在石膏制品中将缓慢地释放一定的酸性，当质量分数超过0.3％时会使二水硫酸钙晶体粗化，晶体间分子力削弱，结构疏松，降低磷石膏制品强度。难溶氟caf2、na2sif6两种形式存在，不参与水化反应，对胶凝性能影响较小。

6、目前磷石膏无害化处理的方法主要有水洗法、浮选法、酸洗法、煅烧法等，这些方法中有些对可溶性杂质杂质清除不彻底，更无法去除其中的共晶磷，且处理后的白度低，影响磷石膏的资源化；另外，有些方法投资大、运行成本高，实际应用难度大。如何对磷石膏进行低成本的高效除杂，生产出高品质的再生石膏，提升磷石膏资源化利用的水平，已成为亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、基于上述现有技术，本发明提供了一种磷石膏的浸洗剂和一种磷石膏的无害化处理方法，该方法将磷石膏的浸洗、氧化、中和等无害化处理方法有机结合，不仅有效去除了磷石膏中的可溶性氟、磷和有机物等杂质，还可深度去除其中的共晶磷，同时增加了磷石膏的白度。

2、实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

3、一种磷石膏的浸洗剂，包括以下质量分数的组分：

4、无机酸                 40％-55％

5、有机酸                 40％-55％

6、有机萃取剂             2％-5％。

7、进一步，所述的无机酸选自硫酸、硝酸中的至少一种。

8、进一步，所述的硫酸的质量分数为20％-30％，硝酸的质量分数为25％-35％。

9、进一步，所述的有机酸选自柠檬酸、乙酸中的至少一种。

10、进一步，所述的有机萃取剂选自乙酸丁酯、正丁醇中的至少一种。

11、一种磷石膏的无害化处理方法，包括如步骤：

12、s1、取新鲜干排磷石膏与水混合均匀，调制成磷石膏浆；

13、s2、将磷石膏浆用权利要求1-5任一所述的浸洗剂进行浸洗处理，浸洗完成后浓缩脱水，得到浸洗磷石膏；

14、s3、将浸洗磷石膏进行筛分和摩擦水洗；

15、s4、将摩擦水洗后的磷石膏浓缩浆进行脱水处理，得到水洗磷石膏；

16、s5、将水洗磷石膏中用氧化剂进行氧化处理，得到增白磷石膏；

17、s6、将增白磷石膏用生石灰进行酸碱中和处理，得到无害化高纯度高白度的再生石膏。

18、进一步，所述的新鲜干排磷石膏的含水率为10％-20％，磷石膏浆的含水率为40％-70％。

19、进一步，所述的浸洗剂的用量为6-35kg/t新鲜干排磷石膏，浸洗时间为30-60min。

20、进一步，所述的浸洗磷石膏的含水量小于40％，水洗磷石膏的含水量为20％-30％。

21、进一步，所述的氧化剂为双氧水，双氧水质量分数为15％-30％，双氧水的用量为5-15kg/t水洗磷石膏，氧化处理的时间为20-60min。

22、进一步，步骤s6中，用生石灰ph调至6.5-8.0，中和处理时间10-20min。

23、与现有技术相比，本发明的优点与有益效果在于：

24、1、本发明的浸洗剂可有效的去除磷石膏中的共晶磷，同时也可与氟化物反应生成易溶于水的络合物，从何通过后续水洗进行去除。

25、2、本发明的浸洗剂组分简单，廉价易得，成本低，且不引入新的有害杂质，不影响磷石膏后续的资源化利用，适合推广应用。

26、3、本发明通过浸洗剂和振动筛水洗将磷石膏中的主要污染物及杂质氟、磷和有机物分离去除，并对磷石膏进行氧化和酸碱中和处理，最终得到无害化、高纯度、高白度的再生石膏，再生石膏纯度可超过90％、白度超过85％，品质优于一级天然石膏和一级磷石膏国家标准，不仅可无害化堆存，还可替代天然石膏矿，作为建筑石膏原料使用，同时筛分出的砂砾可作为透水砖、混凝土砂浆等建筑材料。

27、4、本发明的无害化处理方法简单，操作方便，运行和投资成本低，可控性强，便于产业化应用。

技术特征：

1.一种磷石膏的浸洗剂，其特征在于包括以下质量分数的组分：

2.根据权利要求1所述的磷石膏的浸洗剂，其特征在于：所述的无机酸选自硫酸、硝酸中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的磷石膏的浸洗剂，其特征在于：所述的硫酸的质量分数为20％-30％，硝酸的质量分数为25％-35％。

4.根据权利要求1所述的磷石膏的浸洗剂，其特征在于：所述的有机酸选自柠檬酸、乙酸中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的磷石膏的浸洗剂，其特征在于：所述的有机萃取剂选自乙酸丁酯、正丁醇中的至少一种。

6.一种磷石膏的无害化处理方法，其特征在于包括如步骤：

7.根据权利要求6所述的磷石膏的无害化处理方法，其特征在于：所述的新鲜干排磷石膏的含水率为10％-20％，磷石膏浆的含水率为40％-70％。

8.根据权利要求6所述的磷石膏的无害化处理方法，其特征在于：所述的浸洗剂的用量为6-35kg/t新鲜干排磷石膏，浸洗时间为30-60min。

9.根据权利要求6所述的磷石膏的无害化处理方法，其特征在于：所述的氧化剂为双氧水，双氧水质量分数为15％-30％，双氧水的用量为5-15kg/t水洗磷石膏，氧化处理的时间为20-60min。

10.根据权利要求6所述的磷石膏的无害化处理方法，其特征在于：步骤s6中，用生石灰ph调至6.5-8.0，中和处理时间10-20min。

技术总结
本发明公开了一种磷石膏的浸洗剂和一种磷石膏的无害化处理方法，所述的浸洗剂由无机酸、有机酸和乙酸丁酯按照一定配比组成。所述的磷石膏的无害化处理方法为：S1、取新鲜干排磷石膏与水混合均匀，调制成磷石膏浆；S2、将磷石膏浆用浸洗剂进行浸洗处理，浸洗完成后浓缩脱水，得到浸洗磷石膏；S3、将浸洗磷石膏进行筛分和摩擦水洗；S4、将摩擦水洗后的磷石膏浓缩浆进行脱水处理，得到水洗磷石膏；S5、将水洗磷石膏中用氧化剂进行氧化处理，得到增白磷石膏；S6、将增白磷石膏用生石灰进行酸碱中和处理，得到无害化高纯度高白度的再生石膏。该方法仅有效去除磷石膏中的可溶性氟、磷和有机物等杂质，还可深度去除其中的共晶磷，同时增加再生石膏白度。

技术研发人员：张峻清,谈皓,姜功新,张昌文,王锴,王琛
受保护的技术使用者：湖北省生态环保有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12