一种磷石膏稳定剂及稳定化系统的制作方法

本发明涉及化学工业废料处理领域，特别涉及一种磷石膏稳定剂及稳定化系统。
背景技术：
磷石膏是磷酸或磷肥工业以及某些合成洗涤剂产业排放的工业废渣，其主要成分为硫酸钙。在通常情况下，湿法生产1吨磷酸，将会产生约4.5～5.5吨磷石膏，其主要成分为硫酸钙(caso4·2h2o)，同时还含有多种杂质，其杂质主要分为不溶性杂质和可溶性杂质。不溶性杂质主要为：石英、未分解的磷灰石、不溶性p2o5、共晶p2o5、氟化物等；可溶性杂质主要为：水溶性p2o5、溶解度较低的氟化物和硫酸盐；此外磷石膏中还含有微量有害的重金属元素。磷石膏中所含的氟化物、p、有害重金属等杂质是导致磷石膏在堆放处置过程中造成环境污染的主要因素。大量磷石膏的堆放不仅占用了大量的土地资源，还由于风蚀、雨蚀造成对大气、水系以及土壤的污染，磷石膏因其浸出液中出现有害物质超标，具有浸出毒性，同时磷石膏的堆场建设费和维护费用亦相当的昂贵，因此，磷石膏的无害化处理已成为固体废物处理与资源合理配置化领域的研究热点。目前市面上已经出现比较多的磷石膏稳定剂，但是在添加稳定剂过程中，人工配量与混合稳定剂的各组分显得非常麻烦，在湿法生产磷酸过程中，在将反应完成后形成的由磷酸及石膏组成的料浆进行固液分离后得到液相磷酸产品，研发一套向滤盘上的石膏滤饼中加入稳定剂的设备，能大大提高磷石膏稳定化的生产效率。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有技术的不足，一方面提供一种磷石膏稳定剂，将磷石膏中f、p以及有害重金属进行稳定化，使得磷石膏无论是在酸性环境，还是碱性环境下，磷石膏中的可溶性磷、氟及有害重金属等污染物的浸出浓度均大大降低。另一方面，提供一种能按需按量对磷石膏稳定剂进行配料及混合的设备，在湿法生产磷酸生产工艺中的过滤环节自动生成并添加所需剂量的稳定剂。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种磷石膏稳定剂，由以下重量份配比的各组分制成：生石灰90～95份，二硫代氨基甲酸盐2～5份，无机金属盐1～4份。磷石膏稳定剂，由以下重量份配比的各组分制成：生石灰90份，二硫代氨基甲酸盐2份，无机金属盐1份。磷石膏稳定剂，由以下重量份配比的各组分制成：生石灰95份，二硫代氨基甲酸盐5份，无机金属盐4份。磷石膏稳定剂，由以下重量份配比的各组分制成：生石灰92.5份，二硫代氨基甲酸盐3.5份，无机金属盐2.5份。磷石膏稳定剂，所述无机金属盐包括硫酸盐和硫化物，所述硫酸盐和硫化物的重量比为1～1.5:1～1.2。一种磷石膏稳定化系统，用于在湿法磷酸生产工艺中向过滤机末端滤盘上喷淋上述稳定剂，包括石灰粉供应组件、二硫代氨基甲酸盐供应组件、无机金属盐供应组件、混料装置和稳定剂喷淋装置；所述的石灰粉供应组件包括块状石灰制粉装置和石灰粉计量料斗，块状石灰制粉装置的出料口与石灰粉计量料斗的进料口相连，石灰粉计量料斗的出料口通过传送皮带与混料装置的石灰粉进料口相连；所述的二硫代氨基甲酸盐供应组件包括有二硫代氨基甲酸盐计量料斗，有二硫代氨基甲酸盐计量料斗的出料口通过传送皮带与混料装置的二硫代氨基甲酸盐进料口相连；所述的无机金属盐供应组件包括无机金属盐计量料斗，无机金属盐计量料斗的出料口通过传送皮带与混料装置的无机金属盐进料口相连；所述混料装置的稳定剂排出口与稳定剂喷淋装置的入口相连，稳定剂喷淋装置的喷头设于所述过滤机末端滤盘的上方。所述块状石灰制粉装置为球磨机，所述球磨机上部开设进料口，球磨机下部开设有出料口，内部设有钢球，所述球磨机的两端均设有用于连接驱动装置的联轴器，所述驱动装置安装在用于固定球磨机的机架上，所述球磨机上还设置有压力控制装置和压力检测装置，所述压力控制装置的一端伸入到球磨机内，另一端与压力检测装置连接。所述球磨机上部还设有除尘装置，所述除尘装置包括除尘口、与除尘口连通的袋式除尘器和引风机，所述袋式除尘器的出口端连接所述引风机。所述驱动装置为马达，所述压力控制装置为真空泵，所述压力检测装置为真空压力表。所述石灰粉计量料斗、有二硫代氨基甲酸盐计量料斗和无机金属盐计量料斗均为顶部设有开口、底部可活动的料斗本体，料斗本体底部出口处设有盖板，所述盖板内的上表面设有称重传感器，所述盖板安装在所述料斗本体底部内壁的插槽内，所述料斗本体的外壁上设置微型步进电机，所述盖板的外壁上设置齿条，所述微型步进电机的输出端连接一个与所述齿条匹配的齿轮，所述齿轮与齿条相互啮合安装。所述混料装置包括高速混合机、夹套、吹料筒、锥形混合机，所述的高速混合机上设有石灰粉进料口、二硫代氨基甲酸盐进料口、无机金属盐进料口，所述的高速混合机的出料口与锥形混合机的进料口相连，锥形混合机的出料口与吹料筒的进料口相连，吹料筒的底部设有稳定剂排出口，所述锥形混合机上设置有夹套，所述夹套中设置有超声波发生器或微波发生器。所述吹料筒的侧壁上倾斜设有吹气钢管，所述吹气钢管的一端伸入吹料筒的内腔中，另一端连接增压泵。所述稳定剂喷淋装置包括稳定剂储罐和下料管道，所述下料管道上设有调节阀，所述下料管道末端设有喷头。本发明的有益效果是：经大量实验研究，本发明中的二硫代氨基甲酸盐作为一种碱性螯合剂可以对磷石膏中f、p、重金属等有害元素进行稳定化。二硫代氨基甲酸盐和无机金属盐主要是对重金属起稳定化作用，原理主要是与重金属离子发生反应，形成沉淀与螯合物。生石灰也可通过置换和还原作用将磷石膏中的可溶性p2o5和fe2+进行稳定：cao+h2o＝ca(oh)2p2o5+3ca(oh)2＝ca3(po4)2+3h2ofe2++2oh-＝fe(oh)2由此可见，一定比例的磷石膏稳定剂与磷石膏混合后，将磷石膏进行了改性，其中的重金属、水溶性磷和水溶性氟与稳定剂反应生成难溶的稳定物质附着在固结体中。1)经过本发明的固定剂改性后的磷石膏，无论是在酸性环境，还是碱性环境下，磷石膏中的可溶性磷、氟和有害重金属等的浸出浓度均较低，稳定化效果明显，避免了磷石膏在堆存处置放过程中引起的环境污染问题，对环境保护具有十分积极的作用，为我国磷石膏的无公害化处理提供了科学依据。2)本发明的稳定剂成本低廉，制作简单，操作起来程序简洁，效果却十分突出，非常适合推广应用。3)本发明的稳定剂可以有效降低磷石膏的毒性，整个稳定过程无公害。4)稳定化系统中球磨机能使块状石灰充分研磨成粉末，通过设置压力控制装置及压力检测装置，可以使得块状石灰在混料钢球球磨的同时抽真空，提高了工作效率；还设置了除尘装置，操作现场不会产生粉尘，从而避免了操作人员的身体健康受到伤害，同时降低了操作人员的劳动强度。5)计量料斗能使稳定剂各组分按量配料，混料装置通过设置超声波发生器或微波发生器，可让稳定剂各组分的物料搅拌时间变短、改善混合均匀度、提高物料分散性，减少团聚现象。6)在磷酸生产工艺中的过滤环节中应用本稳定化系统喷淋稳定剂，具有以下几方面的优点：一是稳定化系统设置在磷酸生产工艺的末端，且仅在过滤装置上设置一处稳定剂添加装置即可，不影响原磷酸生产工艺环节，工艺改造简便，易实施；二是由于过滤装置处于移动状态，因此仅可在过滤装置某处设置一处设置添加装置即可实现新鲜磷石膏与稳定剂的完全混合，无需专门设计混合装置的场所，在过滤装置上即可完成磷石膏稳定化处理过程，大大简化设备组成，节省投资。附图说明图1为稳定化系统的流程图；图2为稳定化系统的结构示意图；图3为稳定化系统称重装置的盒体结构示意图；图中，1-石灰粉供应组件，101-进料口，102-出料口，103-驱动装置，104-联轴器，105-压力控制装置，106-压力检测装置，107-钢球，108-机架，109-除尘口，110-除尘器，111-引风机，2-二硫代氨基甲酸盐供应组件，201-盖板，202-插槽，203-微型步进电机，204-齿条，205-齿轮，206-称重传感器，3-无机金属盐供应组件，4-混料装置，401-高速混合机，402-夹套，403-吹料筒，404-锥形混合机，405-吹气钢管，406-增压泵，407-稳定剂排出口，5-稳定剂喷淋装置，501-稳定剂储罐，502-下料管道，503-调节阀，504-喷头，6-过滤机。具体实施方式下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明提供一种技术方案：【实施例1】一种磷石膏稳定剂，由以下重量份配比的各组分制成：生石灰90份，二硫代氨基甲酸盐2份，无机金属盐1份。所述无机金属盐包括硫酸盐和硫化物，所述硫酸盐和硫化物的重量比为1.5:1.2。【实施例2】一种磷石膏稳定剂，由以下重量份配比的各组分制成：生石灰95份，二硫代氨基甲酸盐5份，无机金属盐4份。所述无机金属盐包括硫酸盐和硫化物，所述硫酸盐和硫化物的重量比为1.3:1.15。【实施例3】一种磷石膏稳定剂，由以下重量份配比的各组分制成：生石灰92.5份，二硫代氨基甲酸盐3.5份，无机金属盐2.5份。所述无机金属盐包括硫酸盐和硫化物，所述硫酸盐和硫化物的重量比为1:1。【实施例4】一种磷石膏稳定剂，由以下重量份配比的各组分制成：生石灰92.5份，二硫代氨基甲酸盐3.5份，无机金属盐2.5份。所述无机金属盐包括硫酸盐和硫化物，所述硫酸盐和硫化物的重量比为1:1。【实施例5】一种磷石膏稳定剂，由以下重量份配比的各组分制成：生石灰91份，二硫代氨基甲酸盐3份，无机金属盐2份。所述无机金属盐包括硫酸盐和硫化物，所述硫酸盐和硫化物的重量比为1.4:1.2。【实施例6】一种磷石膏稳定剂，由以下重量份配比的各组分制成：生石灰93份，二硫代氨基甲酸盐4份，无机金属盐3份。所述无机金属盐包括硫酸盐和硫化物，所述硫酸盐和硫化物的重量比为1.5:1。【实施例7】一种磷石膏稳定剂，由以下重量份配比的各组分制成：生石灰94.5份，二硫代氨基甲酸盐4.5份，无机金属盐3.5份。所述无机金属盐包括硫酸盐和硫化物，所述硫酸盐和硫化物的重量比为1:1.2。为了研究稳定化效果，测定新鲜磷石膏以及稳定化后的磷石膏中酸浸出和水浸出的液体中有害物质的浓度，实验按照稳定剂与磷石膏拌混的重量比为1:50、1:100、1:200、1:300和1:500设置成五组。水浸出是以纯水为浸提剂，模拟固体废物在特定场合中受到地表水或地下水的浸沥，其中的有害组分浸出而进入环境的过程；酸浸出是以硝酸/硫酸混合溶液为浸提剂，模拟废物在不规范填埋处置货堆存时，其中的有害组分在酸性降水的影响下，从废物中浸出而进入环境的过程。因此水浸出液或酸浸出液中污染物浓度，可代表外界环境(酸碱)影响下，磷石膏中污染物释放水平。经过大量实验，使用以上实施例3配比的稳定剂进行了重复试验，我们得出了磷石膏中的p以及有害重金属在酸浸出和水浸出两种情况下的浸出液中浓度对照品表：表1.1稳定化实验效果(p)单位：mg/l水浸出酸浸出新鲜磷石膏47.3387.45拌混比例1:500.110.23拌混比例1:1000.090.31拌混比例1:2000.300.44拌混比例1:3000.180.55拌混比例1:5000.383.33表1.2稳定化实验效果(pb)单位：mg/l水浸出酸浸出新鲜磷石膏0.0120.037拌混比例1:50(0.004)0.023拌混比例1:1000.0310.025拌混比例1:2000.0020.025拌混比例1:3000.0260.026拌混比例1:5000.0390.043表1.3稳定化实验效果(cd)单位：mg/l水浸出酸浸出新鲜磷石膏0.0150.008拌混比例1:500.0060.007拌混比例1:1000.0050.006拌混比例1:2000.0050.006拌混比例1:3000.0060.005拌混比例1:5000.0050.005由表1.1-1.3的实验数据可知，使用本发明总的稳定剂进行稳定化后的磷石膏，无论是在酸性还是碱性环境下，磷石膏中的有害物质p以及重金属pb和cd浸出浓度均较低，其稳定化效果显著。以上实验结果表明，经本稳定剂稳定后的磷石膏，有效降低了磷石膏的毒性，整个稳定过程是无公害的，避免了磷石膏在堆存处置放过程中引起的环境污染问题，对环境保护具有十分积极的作用，为我国磷石膏的无公害化处理提供了科学依据。此外，我们还将除实施3以外的其他6个实施例的固定剂与石膏拌混，它们的重量比为1:50、1:100、1:200、1:300和1:500同样也设置成五组进行了酸浸出和水浸出实验，得到的实验数据跟表1.1-1.3中的数据相差甚微。如图1-2所示，一种磷石膏稳定化系统，用于在湿法磷酸生产工艺中向过滤机6末端滤盘上喷淋上述稳定剂，包括石灰粉供应组件1、二硫代氨基甲酸盐供应组件2、无机金属盐供应组件3、混料装置4和稳定剂喷淋装置5；所述的石灰粉供应组件1包括块状石灰制粉装置和石灰粉计量料斗，块状石灰制粉装置的出料口102与石灰粉计量料斗的进料口相连，石灰粉计量料斗的出料口通过传送皮带与混料装置4的石灰粉进料口相连；所述的二硫代氨基甲酸盐供应组件2包括二硫代氨基甲酸盐计量料斗，二硫代氨基甲酸盐计量料斗的出料口通过传送皮带与混料装置4的二硫代氨基甲酸盐进料口相连；所述的无机金属盐供应组件3包括无机金属盐计量料斗，无机金属盐计量料斗的出料口通过传送皮带与混料装置4的无机金属盐进料口相连；所述混料装置4的稳定剂排出口407与稳定剂喷淋装置5的入口相连，稳定剂喷淋装置5的喷头504设于所述过滤机6末端滤盘的上方。块状石灰先经过块状石灰制粉装置充分研磨之后转入石灰粉计量料斗中称重，二硫代氨基甲酸盐和无机金属盐直接进入计量料斗称重。所述块状石灰制粉装置为球磨机，所述球磨机上部开设进料口101，球磨机下部开设有出料口102，内部设有钢球107，所述球磨机的两端均设有用于连接驱动装置103的联轴器104，所述驱动装置103安装在用于固定球磨机的机架108上，所述球磨机上还设置有压力控制装置105和压力检测装置106，所述压力控制装置105的一端伸入到球磨机内，另一端与压力检测装置106连接。所述驱动装置103为马达，所述压力控制装置105为真空泵，所述压力检测装置106为真空压力表。真空泵和真空压力表都设置在所述进料口101的同一侧，当稳定剂的块状石灰在球磨机中磨压时，可以通过真空压力表随时检测到球磨机中的压力，并通过真空泵对球磨机内的压力进行控制，可以使得块状石灰混料球磨的同时抽真空，提高了工作效率，充分研磨成均匀的石灰粉末。所述球磨机上部还设有除尘装置，所述除尘装置包括除尘口109、与除尘口109连通的袋式除尘器110和引风机111，所述袋式除尘器110的出口端连接所述引风机111。设置除尘器的作用是保证粉尘达标排放，将研磨过程中产生的粉尘通过引风机111和袋式除尘器110的相互配合除去，使得在生产中操作现场不会产生粉尘，从而避免了操作人员的身体健康受到伤害。充分研磨后的石灰粉通过出料口102落入所述石灰粉计量料斗的进料口。如图3所示，所述石灰粉计量料斗、二硫代氨基甲酸盐计量料斗和无机金属盐计量料斗均为顶部设有开口、底部可活动的料斗本体，料斗本体底部出口处设有盖板201，所述盖板201内的上表面设有称重传感器206，所述盖板201安装在所述料斗本体底部内壁的插槽202内，所述料斗本体的外壁上设置微型步进电机203，所述盖板201的外壁上设置齿条204，所述微型步进电机203的输出端连接一个与所述齿条204匹配的齿轮205，所述齿轮205与齿条204相互啮合安装，称重传感器206测得的数据通过微处理器生成步进电机的驱动信号，从而带动电机转动。通过预先设置称重传感器206的数值，当达到设定的数值时，相关数据通过微处理器生成步进电机的驱动信号，微型步进电机203启动，使得齿条204沿着齿轮205运动，从而带动盖板201向外运动，料斗本体内的稳定剂组分通过底部出口落入到传送皮带上，输送完毕之后，微型步进电机203反向转动带动盖板201闭合。稳定剂中各组分经过上述称料斗本体通过传送皮带运输到混料装置4相应的进料口内。如图1所示，所述混料装置4包括高速混合机401、夹套402、吹料筒403、锥形混合机404，所述的高速混合机401上设有石灰粉进料口、二硫代氨基甲酸盐进料口、无机金属盐进料口，所述的高速混合机401的出料口与锥形混合机404的进料口相连，锥形混合机404的出料口与吹料筒403的进料口相连，吹料筒403的底部设有稳定剂排出口407，所述锥形混合机404上设置有夹套402，所述夹套402中设置有超声波发生器或微波发生器。所述吹料筒403的侧壁上倾斜设有吹气钢管405，所述吹气钢管405的一端伸入吹料筒403的内腔中，另一端连接增压泵406。稳定剂的所有组分先在高速混合机401中进行初步混合，再进入锥形混合机404中进行二次混合，并通过超声波震荡处理或微波调理，使各组分进一步混合均匀，混合均匀后的稳定剂进入吹料筒403内。所述吹料筒403的侧壁上倾斜设有吹气钢管405，所述吹气钢管405的一端伸入吹料筒403的内腔中，另一端连接增压泵406，所述吹气钢管405与吹料筒403的中心轴线之间的夹角为锐角，通过增设的吹料筒，提高了稳定剂下料的速度，以及整体管道输出的流动率，避免堵塞的问题，简单有效。各原料经过混料装置4充分混合之后生成稳定剂，通过稳定剂排出口407进入稳定剂喷淋装置5的入口。所述稳定剂喷淋装置5稳定剂储罐501和下料管道502，所述下料管道502上设有调节阀503，所述下料管道502末端设有喷头504，所述喷头504设于所述过滤机6末端滤盘的上方。所述调节阀503能够预先设定数值，比如通过下料管道502的稳定剂粉末的流速来调节稳定剂的量，而稳定剂的量要通过磷石膏的实际产生量来确定。在磷酸生产工艺中的过滤环节中应用本稳定化系统添加稳定剂，具有以下几方面的优点：一是稳定化系统设置在磷酸生产工艺的末端，且仅在过滤装置上设置一处稳定剂添加装置即可，不影响原磷酸生产工艺环节，工艺改造简便，易实施；二是由于过滤装置处于移动状态，因此仅可在过滤装置某处设置一处设置添加装置即可实现新鲜磷石膏与稳定剂的完全混合，无需专门设计混合装置的场所，在过滤装置上即可完成磷石膏稳定化处理过程，大大简化设备组成，节省投资。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。当前第1页12