本發(fā)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(shù)：

磷石膏是磷復(fù)肥行業(yè)磷礦石與硫酸反應(yīng)生產(chǎn)硫酸后的副產(chǎn)品，其主要成分為二水硫酸鈣(caso4·2h2o)，含有微量磷、氟等雜質(zhì)。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(dá)3億噸，我國也超過6000萬噸，而且這個數(shù)字還在每年以15％速度增長?，F(xiàn)大部分都采用堆存的方式進(jìn)行處理。

國家發(fā)改委在“十二五”資源綜合利用指導(dǎo)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(yè)副產(chǎn)石膏利用率要達(dá)到50％(其中磷石膏要達(dá)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(lǐng)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(lián)產(chǎn)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(zhì)，制約了磷石膏的綜合利用，必須對磷石膏進(jìn)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(guān)鍵。

國內(nèi)外對磷石膏改性的方法很多，普遍的作法是將磷石膏進(jìn)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(zhì)固化為非溶性的物質(zhì)。但隨著國家對環(huán)境保護(hù)的要求越來越高，生石灰的開采量也呈逐年下降趨勢，導(dǎo)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。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本技術(shù)是以氯堿行業(yè)生產(chǎn)中的副產(chǎn)品電石渣和堿渣作為磷石膏的改性劑對磷石膏進(jìn)行改性處理，同樣可達(dá)到對磷石膏進(jìn)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(jié)合，成為不可溶的化合物。所述的工業(yè)堿渣來自本集團(tuán)下屬燒堿生產(chǎn)企業(yè)的廢棄物，主要成分為氫氧化鈉，具有強(qiáng)腐蝕性的強(qiáng)堿，一般為片狀或塊狀形態(tài)，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(zhì))、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。

通過試驗，工藝改進(jìn)后，產(chǎn)品以水泥緩凝劑加入到水泥熟料中一起球磨后得到的水泥制品的初期強(qiáng)度比原工藝增強(qiáng)。

原工藝是將新鮮磷石膏、電石渣、堿渣共混，在烘干、破碎之前一次性加入添加劑(電石渣、堿渣)，添加劑(電石渣、堿渣)在與磷石膏混合的過程中進(jìn)行了反應(yīng)。但根據(jù)磷石膏的特性，磷石膏的晶格內(nèi)還含有磷離子，這部分有害物質(zhì)未被固化為穩(wěn)定的磷酸鹽物質(zhì)，對產(chǎn)品質(zhì)量特別是添加到水泥熟料中后，對水泥早期強(qiáng)度會有一定影響。

改進(jìn)后工藝：磷石膏在烘干過程中，因烘干機(jī)內(nèi)裝有破碎鏈輪，將磷石膏的晶格破碎，晶格內(nèi)磷離子被釋放出來，與后期加入的堿渣進(jìn)一步反應(yīng)，使反應(yīng)更徹底，作為水泥緩凝劑效果更好。

其反應(yīng)原理為：易溶水的f^-、po4^3-與ca²⁺反應(yīng)生產(chǎn)難溶于水的ca3(po4)2、f2ca；h⁺與oh^-結(jié)合成h2o。

具體步驟如下：

步驟一：新鮮磷石膏、電石渣分別通過加料斗，計量皮帶機(jī)劑量后分別送到1^#原料皮帶機(jī)、2^#原料皮帶機(jī)進(jìn)入回轉(zhuǎn)干燥窯進(jìn)口；

步驟二：新鮮磷石膏、電石渣的混合物在回轉(zhuǎn)干燥窯內(nèi)與來自熱風(fēng)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℃；

步驟三：從回轉(zhuǎn)干燥窯出來的物料經(jīng)出料皮帶機(jī)冷卻至室溫后，與經(jīng)計量的堿渣通過皮帶機(jī)送到臥式攪拌機(jī)內(nèi)充分混合，再通過成品皮帶機(jī)送成品倉庫堆存，即可得到水泥緩凝劑。

原料中，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(zhì)量比為85-95：1-5：1-5。

步驟一中回轉(zhuǎn)干燥窯內(nèi)通入熱空氣，熱空氣進(jìn)口的溫度控制為200-250℃；新鮮磷石膏、電石渣、堿渣的混合物經(jīng)熱風(fēng)干燥后濕度控制為8％-10％。

本專利的優(yōu)點

1.主要是變廢為寶，對工業(yè)副產(chǎn)品進(jìn)行綜合利用，同時降低磷石膏改性的成本，可以說是一舉兩得。目前市場上生石灰的價格已達(dá)到300元/噸，而電石渣僅50元/噸、堿渣更便宜。根據(jù)試驗結(jié)果，兩種改性劑在對磷石膏進(jìn)行改性處理時，添加的比例相當(dāng)，但添加電石渣和堿渣的磷石膏成本更低。

2.解決了傳統(tǒng)磷石膏做水泥緩凝劑需先進(jìn)行陳化處理的問題。石膏陳化過程中需占用場地，同時為防止石膏中滲濾液滲出后污染地下水，需對場地進(jìn)行防滲處理，收集后的滲濾液呈酸性，還需進(jìn)行中和處理。這些都增加了磷石膏生產(chǎn)水泥緩凝劑的生產(chǎn)成本，經(jīng)測算，磷石膏陳化處理費每噸約11.2元。

3.解決了磷石膏做緩凝球需對磷石膏進(jìn)行水洗的問題，因磷石膏中含有磷、氟等有害成分，因此傳統(tǒng)的方式是在加工前，用水洗的方式進(jìn)行凈化處理，產(chǎn)生大量的工藝廢水，1噸水泥緩凝劑需消耗一次水100公斤。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)工藝流程圖。

圖2為本發(fā)明的工藝流程。

具體實施方式

實施例1

步驟一：新鮮磷石膏(含水25％)、電石渣(含水20％)分別通過加料斗，計量皮帶機(jī)劑量后送到1^#原料皮帶機(jī)、2^#原料皮帶機(jī)進(jìn)入回轉(zhuǎn)干燥窯進(jìn)口；

步驟二：新鮮磷石膏、電石渣的混合物在回轉(zhuǎn)干燥窯內(nèi)與來自熱風(fēng)爐的熱空氣充分混合(干燥窯進(jìn)口熱空氣溫度230℃)，交換熱量，將物料的水份烘干(物料水分由25％降到8％)，物料出口溫度50℃；

步驟三：從回轉(zhuǎn)干燥窯出來的物料經(jīng)出料皮帶機(jī)冷卻至室溫后，與經(jīng)計量的堿渣(含水15％)通過皮帶機(jī)送到臥式攪拌機(jī)內(nèi)充分混合，再通過成品皮帶機(jī)送成品倉庫堆存，即可得到水泥緩凝劑。

上述中新鮮磷石膏：電石渣：堿渣＝920kg：50kg：30kg。

采用該技術(shù)生產(chǎn)的粉狀水泥緩凝劑已在安徽盤固水泥集團(tuán)、葛洲壩水泥廠等水泥生產(chǎn)裝置上進(jìn)行應(yīng)用，水泥緩凝劑在水泥熟料中的添加比例為3％，實踐證明其效果完全可替代天然石膏生產(chǎn)的水泥緩凝劑，部分指標(biāo)甚至超過該公司過去使用的其它廠家水泥緩凝劑的指標(biāo)。

改造前后對于常規(guī)水泥的性能指標(biāo)對比(一)

注：水泥熟料采用安徽盤錦水泥有限公司普通硅酸鹽水泥(po42.5)

改造前后對于常規(guī)水泥的性能指標(biāo)對比(二)

注：水泥熟料采用當(dāng)陽葛洲壩水泥有限公司普通硅酸鹽水泥(po42.5)

實施例2

步驟一：新鮮磷石膏(含水22％)、電石渣(含水24％)分別通過加料斗，計量皮帶機(jī)劑量后送到1^#原料皮帶機(jī)、2^#原料皮帶機(jī)進(jìn)入回轉(zhuǎn)干燥窯進(jìn)口；

步驟二：新鮮磷石膏、電石渣的混合物在回轉(zhuǎn)干燥窯內(nèi)與來自熱風(fēng)爐的熱空氣充分混合(干燥窯進(jìn)口熱空氣溫度250℃)，交換熱量，將物料的水份烘干(物料水分由25％降到8％-10％)，物料出口溫度50℃-55℃；

步驟三：從回轉(zhuǎn)干燥窯出來的物料經(jīng)出料皮帶機(jī)冷卻至室溫后，與經(jīng)計量的堿渣(含水20％)通過皮帶機(jī)送到臥式攪拌機(jī)內(nèi)充分混合，再通過成品皮帶機(jī)送成品倉庫堆存，即可得到水泥緩凝劑。

上述中，新鮮磷石膏：電石渣：堿渣＝930kg：30kg：40kg。

采用該技術(shù)生產(chǎn)的粉狀水泥緩凝劑已在安徽盤固水泥集團(tuán)、葛洲壩水泥廠等水泥生產(chǎn)裝置上進(jìn)行應(yīng)用，水泥緩凝劑在水泥熟料中的添加比例為4％-5％，實踐證明其效果完全可替代天然石膏生產(chǎn)的水泥緩凝劑，部分指標(biāo)甚至超過該公司過去使用的其它廠家水泥緩凝劑的指標(biāo)。

水泥緩凝劑主要技術(shù)指標(biāo)

添加本產(chǎn)品后相對于常規(guī)水泥的性能對比指標(biāo)

注：水泥熟料采用安徽盤錦水泥有限公司普通硅酸鹽水泥(po42.5)。