一种协同处置碎云母以及磷石膏固废的方法

本发明属于固废处理领域，尤其涉及一种协同处置碎云母以及磷石膏固废的方法。

背景技术：

1、磷石膏(pg)是制备磷酸和肥料工业湿法过程的工业副产品，其中每生产1吨磷酸将产生约为4.5～5吨pg。据不完全统计，目前全球pg每年的年产量高达2.8亿吨。pg的成分复杂，其主要成分为二水石膏(caso4·2h2o)，在贮藏过程中残留的磷、氟、有机物等有害杂质对pg的资源利用和环境造成很大的负面影响。更糟糕的是，雨水的渗透会导致遇到降雨时pg释放出大量的污染物。对于pg储存的操作，安全风险需要严格的措施。另一方面，云母广泛应用于建材行业、消防行业、灭火剂、珠光颜料等化工工业中。而在云母中，白云母和金云母(pe)可能含有约10％的钾，在世界各地广泛存在。但是云母过度粉碎是云母加工行业产生大量废弃云母的普遍现象，而碎云母在工业生活中的使用率则大大降低，导致大量堆砌的碎云母成为一种固废，造成资源的浪费的同时还使得废弃的云母作为固废被储存下来。而如此庞大的固废堆存会导致土地被侵占，土壤危害甚至水体、大气等均被影响。

2、二氧化碳主要来源于燃烧化石燃料，例如煤炭、石油和天然气，以及工业过程和农业活动。这些活动产生的二氧化碳被释放到大气中，加剧了温室效应，导致全球气温升高，如何利用固废固定空气中的二氧化碳是人们所期待的。针对上述提及到的云母碎料以及磷石膏固废背景，寻找到一种既能同时处置固废金云母碎料以及磷石膏，又能固定空气中co2的切实可行的方案具有深远的意义。

技术实现思路

1、针对现有技术不足，本发明的目的在于提出一种协同处置碎云母以及磷石膏固废的方法。本发明提供了一种通过简单的机械化学活化方法将碎料云母与磷石膏进行混合研磨，通过机械力化学的球磨作用使两相之间发生强的界面反应，促使磷石膏中钙与金云母矿相间的钾活性提升，最终通过简水的搅拌并在自然空气中稀薄co2的作用下，金云母中的k被完全浸出，k+进入水相中溶液的ph升高有利于co2的吸收，磷石膏中的主要成分caso4·2h2o则转化为caco3的形式被储存固定。

2、本发明的目的通过以下技术方案实现：

3、一种协同处置碎云母以及磷石膏固废的方法，包括如下步骤：将碎云母与磷石膏按照1～2:1～3.5的质量比混合均匀后进行球磨，得到混合粉末，然后在混合粉末中加入水使得固液比为1g:1～100ml，搅拌后固液分离即可。分离出来的固体的组分主要为硅酸盐渣和碳酸钙，其中，碳酸钙是由磷石膏吸收了空气中的co2而生成的；分离出来的液体的主要组分为k2so4，含有离子态的k+，被回收的k2so4能够用于农业、工业和医疗领域。

4、优选的，碎云母的粒径为2～5mm。

5、优选的，碎云母为碎金云母、白云母和黑云母中的至少一种。

6、优选的，碎云母与磷石膏的质量比为2:1、1:2和1：3.5。

7、优选的，球磨的转速为300～600rpm，球磨的时间为2～6h。通过控制合适的球磨转速来达到云母-磷石膏两相间的界面反应，最终达到处理固废的目的。

8、优选的，球磨的介质为zro2，料球比为35：1。

9、优选的，搅拌的速率为400rpm，搅拌的时间为1～72h。搅拌作用下获取含有高浓度k+的溶液，后续通过一步蒸发可以制备钾肥，这样既可以避免云母提钾所带来的高温强酸工艺，又可以减轻后续酸性废水的处置。另外，溶液中释放的高浓度k+能增强溶液的碱性，这样有利于吸附空气中稀薄的co2，进而固定空气中稀薄的co2。

10、优选的，固液分离的方式为过滤或抽滤。

11、本发明涉及的化学反应式为：

12、2kmg3(alsi3o10)(oh)2+caso4·2h2o+co2＝k2so4+xmgoyal2o3zsio2+caco3+2h2o

13、本发明涉及的是两矿界面的原子活性，离子交换作用下，钙最后成为caco3而不是储存在云母层间，上述化学式也能够看出钾的溶出提升了ph，剩余的产物为硅酸盐渣，并非钙进去后的简单离子替换。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

15、(1)本发明通过简单的机械球磨，将碎金云母与大宗固废磷石膏按照合适比例混合，通过一步混磨的手段来促使难浸出的k+提升活性，k+进入水相中以此来提升溶液中ph，然后通过简单搅拌使空气中的co2吸收进溶液相中，而磷石膏中的主要成分为caso4.2h2o，其在空气中稀薄的co2作用下形成caco3并进行封存，吸收了温室气体co2，帮助人类减缓全球气候变化的速度。

16、(2)本发明既可以简单高效的同步处置碎金云母及磷石膏固废，还可以在常温常压下通过对空气中的co2进行固定，最终溶液中离子态的k+还能被回收，后续加以利用。

技术特征：

1.一种协同处置碎云母以及磷石膏固废的方法，其特征在于，包括如下步骤：将碎云母与磷石膏按照1～2:1～3.5的质量比混合均匀后进行球磨，得到混合粉末，然后在所述混合粉末中加入水使得固液比为1g:1～100ml，搅拌后固液分离即可。

2.根据权利要求1所述协同处置碎云母以及磷石膏固废的方法，其特征在于，所述碎云母与磷石膏的质量比为2:1、1:2和1：3.5。

3.根据权利要求1所述协同处置碎云母以及磷石膏固废的方法，其特征在于，在所述混合粉末中加入水使得固液比为1g:25ml。

4.根据权利要求1～3任一项所述协同处置碎云母以及磷石膏固废的方法，其特征在于，所述碎云母的粒径为2～5mm。

5.根据权利要求4所述协同处置碎云母以及磷石膏固废的方法，其特征在于，所述碎云母为碎金云母、碎白云母和碎黑云母中的至少一种。

6.根据权利要求1～3任一项所述协同处置碎云母以及磷石膏固废的方法，其特征在于，所述球磨的转速为300～600rpm，球磨的时间为2～6h。

7.根据权利要求6所述协同处置碎云母以及磷石膏固废的方法，其特征在于，所述球磨的介质为氧化锆球，料球比为35：1。

8.根据权利要求7所述协同处置碎云母以及磷石膏固废的方法，其特征在于，所述氧化锆球的直径为15mm。

9.根据权利要求1～3任一项所述协同处置碎云母以及磷石膏固废的方法，其特征在于，所述搅拌的速率为400rpm，搅拌的时间为1～72h。

10.根据权利要求1所述协同处置碎云母以及磷石膏固废的方法，其特征在于，所述固液分离的方式为过滤或抽滤。

技术总结
本发明公开了一种协同处置碎云母以及磷石膏固废的方法。将碎云母与磷石膏按照1～2:1～3.5的质量比混合均匀后进行球磨，得到混合粉末，然后在所述混合粉末中加入水使得固液比为1g:1～100mL，搅拌后固液分离即可。本发明通过简单的机械球磨，将碎金云母与大宗固废磷石膏按照合适比例混合，通过一步混磨的手段来促使难浸出的K<supgt;+</supgt;提升活性，K<supgt;+</supgt;进入水相中以此来提升溶液中pH，然后通过简单搅拌使空气中的CO<subgt;2</subgt;吸收进溶液相中，而磷石膏中的主要成分为CaSO<subgt;4</subgt;.2H<subgt;2</subgt;O，其在空气中稀薄的CO<subgt;2</subgt;作用下形成CaCO<subgt;3</subgt;并进行封存，吸收了温室气体CO<subgt;2</subgt;，帮助人类减缓全球气候变化的速度。

技术研发人员：张其武,王超,黄俊玮,姜婷,吴磊,陈敏
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10