[發明專利]一種磷石膏改性處理配方及在制備水泥緩凝劑上的應用

在審

• 申請號: 201710476089.2
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107324678A
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 劉波;汪小平;徐安玉
• 申請（專利權）人: 湖北宜化集團有限責任公司
• 主分類號: C04B22/16
• 分類號: C04B22/16;C04B103/22
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所42103
• 代理人: 蔣悅

技術領域

本發明提供一種新鮮磷石膏改性后再利用的配方及在水泥緩凝劑上的處理方法。

背景技術

磷石膏是磷復肥行業磷礦石與硫酸反應生產硫酸后的副產品，其主要成分為二水硫酸鈣 (CaSO₄·2H₂O)，含有微量磷、氟等雜質。目前磷石膏的綜合利用仍然是世界性的難題，世界磷石膏年排放量達3億噸，我國也超過6000萬噸，而且這個數字還在每年以15％速度增長。現大部分都采用堆存的方式進行處理。

國家發改委在“十二五”資源綜合利用指導意見和大宗固體廢物料綜合利用實施方案的通知中明確要求2015年工業副產石膏利用率要達到50％(其中磷石膏要達30％)。

理論上磷石膏通過處理后是可代替天然石膏的，而且用途極為廣泛，主要用在以下幾個領域：

①磷石膏作水泥緩凝劑；②磷石膏作新型建筑材料；③利用磷石膏制硫酸聯產水泥；④磷石膏用于礦山充填；⑤磷石膏用于地基加固。

但由于磷石膏中含有微量磷、氟及其它多種雜質，制約了磷石膏的綜合利用，必須對磷石膏進行改性處理后磷石膏的綜合利用才能得到推廣。因此對磷石膏的改性處理是磷石膏綜合利用的關鍵。

國內外對磷石膏改性的方法很多，普遍的作法是將磷石膏進行洗滌，在洗滌的過程中加適量的生石灰，使磷石膏中易溶性的磷、氟等雜質固化為非溶性的物質。但隨著國家對環境保護的要求越來越高，生石灰的開采量也呈逐年下降趨勢，導致市場上生石灰的價格不斷上揚，間接引起磷石膏改性的成本上漲。

發明內容

本技術是以氯堿行業生產中的副產品電石渣和燒堿生產企業的廢棄物堿渣作為磷石膏的改性劑對磷石膏進行改性處理，同樣可達到對磷石膏進行改性的目的，但成本卻比以生石灰作磷石膏改性劑有大幅下降。

電石渣主要成分為氫氧化鈣Ca(OH)₂，OH^-可中和磷石膏中的H⁺離子，Ca²⁺與磷石膏中的可溶性PO₄^3-結合，成為不可溶的化合物。所述的工業堿渣來自本集團下屬燒堿生產企業的廢棄物，主要成分為氫氧化鈉，具有強腐蝕性的強堿，一般為片狀或塊狀形態，易溶于水并形成堿性溶液，另有潮解性，易吸取空氣中的水蒸氣(潮解)和二氧化碳(變質)、密度2.130g/cm³。熔點318.4℃。沸點1390℃。在改性劑中與Ca(OH)₂性能基本一致。

將電石渣與堿渣按1：1進行混合，混合均勻后，按5-10％比例加入新鮮磷石膏中，然后送到回轉干燥窯內，混合物料在干燥的過程中，同時發生一系列的反應，使磷石膏中的磷、氟等易溶物得到固化、磷石膏的晶相更加穩定。

易溶水的F^-、PO₄^3-與Ca²⁺反應生產難溶于水的Ca₃(PO₄)₂、F₂Ca；H⁺與OH^-結合成H₂O。同時磷石膏在一定溫度及回轉干燥窯內破碎鏈的作用下，原料磷石膏的晶體結構被打碎，使原分布在磷石膏晶體中的可溶性磷、氟也被分離出來與電石渣、堿渣反應，從回轉干燥窯出來的磷石膏在環境溫度下通過重結晶，從而使磷石膏晶體間連接更加緊密、無雜質，達到與天然石膏相同的晶相結構。故從回轉窯出來后的產品即可作為水泥行業生產水泥的緩凝劑，其效果與天然石膏一樣。

具體步驟如下：

步驟一：新鮮磷石膏、電石渣、堿渣通過加料斗，進料皮帶機進入烘干窯；所述的新鮮磷石膏的含水率為20-28％；電石渣的含水率為18-25％；堿渣的含水率為10-18％。新鮮磷石膏：電石渣：堿渣的質量比為85-98：1-5：1-5。

步驟二：新鮮磷石膏、電石渣、堿渣的混合物在回轉干燥窯內與來自熱風爐的熱空氣充分混合，交換熱量，將物料的水份烘干，物料出口溫度50℃-55℃；回轉干燥窯內通入熱空氣，熱空氣進口的溫度控制為200-250℃，新鮮磷石膏、電石渣、堿渣的混合物經熱風干燥后濕度控制為8％-10％。

步驟三：從回轉干燥窯出來的物料經出料皮帶機冷卻后即可作為水泥緩凝劑。

本專利的優點