一種改性石膏的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種改性石膏，所述改性石膏為磷石膏改性后所得，按照重量比計(jì)，改性石膏的含水量小于10%、CaO大于35%、P2O5小于0.01%、氟化物小于0.01%、PH值為5-7，磷石膏改性的具體操作為：將磷石膏進(jìn)行水洗，水洗之后進(jìn)行干攤至水分含量小于15%；向干攤后的磷石膏中摻入石灰、粉煤灰，進(jìn)行化合反應(yīng)，反應(yīng)之后磷石膏的PH值高于5；化合反應(yīng)后的磷石膏晾曬6個(gè)月，至含水量低于10%。本發(fā)明將固體廢棄物磷石膏、工業(yè)廢渣粉煤灰進(jìn)行有效的回收利用，在磷石膏中加入石灰、粉煤灰，使磷石膏中有害雜質(zhì)如P2O5和氟化物化合為對(duì)水泥有益的磷酸鹽類和硅酸鹽類物質(zhì)，改性之后的磷石膏可以替代天然石膏應(yīng)用于水泥中。
【專利說明】一種改性石膏
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及固體廢棄物磷石膏回收利用的【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種改性石膏。
【背景技術(shù)】
[0002]磷石膏主要化學(xué)成分和天然石膏(CaSO4.2Η20)基本相同，主要以二水石膏(CaSO4.2Η20)或半水石膏(CaSO4.1/2Η20)存在，它們的差異是磷石膏中SO3的含量較高，且含有水溶性五氧化二磷、水溶性氟等有害環(huán)境的元素，含有20%-35%水份，呈分散細(xì)粒狀，ρΗ=3-4，顯弱酸性。在水泥生產(chǎn)的過程中，很難用磷石膏代替天然石膏，一般將磷石膏作為固體廢棄物處理，其中所含氟化物、游離磷酸、P2O5、磷酸鹽等雜質(zhì)是導(dǎo)致磷石膏在堆存過程中造成環(huán)境污染的主要因素。磷石膏的大量堆存，不僅侵占了土地資源，而且由于風(fēng)蝕、雨蝕造成了大氣、水系及土壤的污染。長時(shí)間接觸磷石膏，可能導(dǎo)致人的死亡或病變。
[0003]P2O5是磷石膏中的酸性物質(zhì)，是從沒有化合的磷酸中得到的，甚至通過洗滌過濾仍可保留在石膏中，包括可溶性磷、共晶磷、難溶性磷，其中難溶性磷存在于少量未反應(yīng)的磷石灰粉中，作為惰性成分，其對(duì)于磷石膏的性能幾乎沒有不良影響。
[0004]氟化物是硫酸分解磷礦石時(shí)有部分氟進(jìn)入磷礦石中形成，在堿金屬或活性硅的作用下，會(huì)形成如同Na2SiF6W化合物，并和石膏反應(yīng)，引起石膏pH值降低。
[0005]SiF廣+3CaS04.2H20—3CaF2+Si02+12H+ 十 3S042-
[0006]由于磷石膏中含有這些少量可溶性物質(zhì)在水泥應(yīng)用中與天然石膏作水泥緩凝劑相比，普遍存在強(qiáng)度偏低、凝結(jié)時(shí)間緩慢等缺點(diǎn)，其原理是磷石膏中水溶性物質(zhì)和磷石膏一起溶解并進(jìn)入水泥漿體中，而水泥漿體堿性較強(qiáng)，磷酸鹽和氟化物等雜質(zhì)被中和，生成難溶的磷酸鈣和氟化鈣并沉積于水泥顆粒表面，阻礙了水分的滲入，從而延緩水泥的水化速度。
[0007]剛排放的磷石膏含有20%_35%水份，喂料時(shí)物料容易堵塞，造成水泥的成份波動(dòng)較大，影響水泥的質(zhì)量。
[0008]綜上所述，如何處理磷石膏，得到可以替代天然石膏的改性石膏，將廢物進(jìn)行回收利用，應(yīng)用于水泥中起到調(diào)凝作用，成為本行業(yè)技術(shù)人員迫待解決而未能解決的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]有鑒于此，本發(fā)明提供一種改性石膏，回收磷石膏中的P2O5和氟化物，得到中性的改性石膏，具有與天然石膏相同的調(diào)凝作用。
[0010]為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是，提供一種改性石膏，所述改性石膏為磷石膏改性后所得，按照重量比計(jì)，改性石膏的含水量小于10%、CaO大于35%、P2O5小于
0.01%、氟化物小于0.01%、PH值為5-7。
[0011]優(yōu)選的，所述磷石膏改性的具體操作為:將磷石膏進(jìn)行水洗，水洗之后進(jìn)行干攤至水分含量小于15%;向干攤后的磷石膏中摻入石灰、粉煤灰，進(jìn)行化合反應(yīng)，反應(yīng)之后磷石膏的PH值高于5 ;化合反應(yīng)后的磷石膏晾曬I個(gè)月，至含水量低于10%。
[0012]優(yōu)選的，所述石灰、粉煤灰和磷石膏摻合時(shí)的重量比例為2-2.5:15-20:77.5_83。[0013]優(yōu)選的，所述粉煤灰的顆粒呈多孔型蜂窩狀組織、顆粒的粒徑范圍為I一 100 μ m，SiO2的含量占粉煤灰重量的55%以上。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0015]將固體廢棄物磷石膏、工業(yè)廢渣粉煤灰進(jìn)行有效的回收利用，在磷石膏中加入石灰、粉煤灰，使磷石膏中有害雜質(zhì)如P2O5和氟化物化合為對(duì)水泥有益的磷酸鹽類和硅酸鹽類物質(zhì)?；戏磻?yīng)如下:P205+3H20+3Ca0 — Ca3(PO4)2 丨 +3H20、2F —+Ca0+H20 — CaF 丨 +20H一，改性之后的磷石膏可以替代天然石膏應(yīng)用于水泥中，每一公斤天然石膏的成本約等于一百二十公斤本發(fā)明改性石膏的成本。
【具體實(shí)施方式】[0016]為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0017]下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0018]一種改性石膏，所述改性石膏為磷石膏改性后所得，按照重量比計(jì)，改性石膏的含水量小于10%、CaO大于35%、P2O5小于0.01%、氟化物小于0.01%、PH值為5-7。
[0019]所述磷石膏改性的具體操作為:將磷石膏進(jìn)行水洗，水洗之后進(jìn)行干攤至水分含量小于15%，水洗法是目前磷石膏資源化利用最普遍采用的預(yù)處理方法，水洗可除去水溶性雜質(zhì)和有機(jī)物。水洗至中性的磷石膏，其可溶磷、氟與有機(jī)物含量接近零，故水洗工藝可消除共晶磷之外的其它有害雜質(zhì)的影響。水洗后再干攤使其水分含量在15%以內(nèi)。
[0020]向干攤后的磷石膏中摻入石灰、粉煤灰，進(jìn)行化合反應(yīng)，反應(yīng)之后磷石膏的PH值高于5 ;化合反應(yīng)后的磷石膏晾曬6個(gè)月，至含水量低于10%。石灰中和處理可使磷石膏中可溶性磷、氟轉(zhuǎn)化為惰性難溶鹽(Ca3 (PO4) 2、CaHPO4, CaF2等)，從而消除可溶性磷、氟的不利影響?？刂坪檬覔胶土渴鞘抑泻头ǖ年P(guān)鍵，石灰摻和量一般按以下方法確定:由可溶性磷、氟含量，計(jì)算出與之反應(yīng)的等當(dāng)量CaO量,再按石灰有效鈣含量計(jì)算出石灰摻量。此時(shí)，磷石膏漿體PH值應(yīng)在6— 8范圍。國內(nèi)磷石膏品質(zhì)一般波動(dòng)較大，采用石灰中和預(yù)處理工藝時(shí)，必須對(duì)磷石膏進(jìn)行預(yù)均化處理。石灰中和工藝簡單、投資少，效果顯著，是非水洗預(yù)處理磷石膏的首選工藝，特別適用于品質(zhì)較穩(wěn)定、有機(jī)物含量較低的磷石膏。化合處理則是利用堿性鈣材、硅鋁復(fù)合材等添加劑與磷石膏按一定比例攪拌均勻后經(jīng)化合反應(yīng)，使磷石膏中有害雜質(zhì)化合為對(duì)水泥有益的磷酸鹽類和硅酸鹽類物質(zhì)。該法成本較低，工藝簡單，適用于制水泥的磷石膏預(yù)處理。石灰、粉煤灰和磷石膏摻合時(shí)的重量比例為2-2.5:15-20:77.5-83，當(dāng)可根據(jù)實(shí)際調(diào)整。本發(fā)明中未改性的磷石膏的化學(xué)成分見下表:
[0021]
【權(quán)利要求】
1.一種改性石膏，所述改性石膏為磷石膏改性后所得，其特征在于，按照重量比計(jì)，改性石膏的含水量小于10%、CaO大于35%、P2O5小于0.01%、氟化物小于0.01%、PH值為5_7。
2.如權(quán)利要求1所述的改性石膏，其特征在于，所述磷石膏改性的具體操作為:將磷石膏進(jìn)行水洗，水洗之后進(jìn)行干攤至水分含量小于15% ;向干攤后的磷石膏中摻入石灰、粉煤灰，進(jìn)行化合反應(yīng)，反應(yīng)之后磷石膏的PH值高于5 ;化合反應(yīng)后的磷石膏晾曬6個(gè)月，至含水量低于10%。
3.如權(quán)利要求2所述的改性石膏，其特征在于，所述石灰、粉煤灰和磷石膏摻合時(shí)的重量比例為 2-2.5:15-20:77.5-83?
4.如權(quán)利要求1所述的改性石膏，其特征在于，所述粉煤灰的顆粒呈多孔型蜂窩狀組織、顆粒的粒徑范圍為I一 100 μ m，SiO2的含量占粉煤灰重量的55%以上。
【文檔編號(hào)】C04B22/16GK103466982SQ201310461976
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】王中 申請(qǐng)人:達(dá)州市清揚(yáng)再生資源綜合利用有限公司