一種採用磷石膏製備改性磷石膏膠凝材料的方法與流程
2023-09-09 15:46:10 2
本發明屬於工業固廢處理技術領域，具體涉及一種採用磷石膏製備改性磷石膏膠凝材料的方法。
背景技術：
工業固廢是指在工業生產活動中產生的固體廢物，主要包括：尾礦、煤矸石、粉煤灰、冶煉渣、磷渣等。隨著我國經濟的高速發展，快速的城鎮化過程，以及工業化進程的不斷加快，工業固體廢物也呈現了迅速增加的趨勢。「十一五」期間，大宗工業固體廢物產生量快速攀升，總產生量118億噸，堆存量淨增82億噸，總堆存量將達到190億噸。「十二五」期間，預計總產生量將達150億噸，堆存量將淨增80億噸，總堆存量將達到270億噸，大宗工業固體廢物堆存將新增佔用土地40萬畝。工業固體廢物的汙染具有隱蔽性、滯後性和持續性，給環境和人類健康帶來巨大危害。對工業固體廢物的妥善處置已成為我國在快速經濟發展中不可迴避的重要環境問題之一。
磷石膏是在磷酸生產中用硫酸處理磷礦時產生的固體廢渣，其主要成分是硫酸鈣，是一種重要的再生石膏資源。近年來國內高濃度磷復肥總產量的增加，促進了二水法磷酸的發展，相應地其副產物磷石膏的年排放總量也以較快的速度增長。但由於磷石膏中含有五氧化二磷、氟、游離酸等有害物質，如果任意排放也會造成環境汙染。目前我國磷石膏累計堆存量已超2.5億t，在湖北，僅宜昌市猇亭區就有磷石膏資源 5000 萬噸，且在以每年200 萬噸增長。堆存仍是我國磷石膏的主要處置方式，堆場不僅佔地多、投資大、堆渣費用高，而且磷石膏長期堆積還會引起地表水及地下水的汙染。因此，亟需對這些副產品綜合利用，變廢為寶。
目前，我國對磷尾渣和磷石膏的綜合利用率不高，對磷石膏的綜合利用率僅20％，高附加值產品不多。
技術實現要素：
本發明的目的提供一種採用磷石膏製備改性磷石膏膠凝材料的方法，能夠對磷石膏進行資源化綜合利。
為解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是：一種採用磷石膏製備改性磷石膏膠凝材料的方法，具體步驟為：
1）對磷石膏加水進行洗滌，洗滌時的漿體質量濃度在60-70%；然後靜置，再加入PAM除去懸浮物，最後沉澱脫水；
2）將步驟1）得到的物料在170-200℃進行烘乾，並粉碎球磨，然後與磷尾渣及工業爐渣按照幹基質量比為85：3-5：8-12進行混合，得到改性磷石膏；
3）將改性磷石膏與添加劑分別依照現行國家標準的要求進行混合，得到改性磷石膏膠凝材料。
進一步地，步驟1）中所述洗滌之前的磷石膏符合GB/T23456-2009的標準，pH在1.9-5.3之間，F-含量＜0.5%。
進一步地，步驟1）中水洗後的得到廢水回收循環處理。可以回收循環使用。
進一步地，步驟2）中磷尾渣及工業爐渣均為粉狀，且粉碎後得到的磷石膏粉、磷尾渣粉及工業爐渣粉在0.45微米的篩餘比＜12%。
進一步地，步驟2）中的改性磷石膏的比表面積為450m2/kg～520m2/kg。
進一步地，所述步驟2）中的磷尾渣的鉻、砷、鎘、汞、鉛有害物質及元素不能超標，pH在5-9之間，且P2O5的含量小於7wt%；其中和反應後其水溶性P2O5和水溶性F、不溶性P2O5和水溶性F的排放符合GB8978-1996要求。
進一步地，所述步驟2）中的工業爐渣的限制物指標為：鉻、砷、鎘、汞、鉛有害物質及元素不能超標，其燒失量＜8wt%，SiO2矽含量＞35wt%，Al2O3＜10wt%。
進一步地，所述步驟3）中的添加劑為粘稠劑和/或著色劑。其中粘稠劑添加量少，乾粉砂漿或膩子粉，參考比例為0.2-0.3公斤/噸；乳膠粉參考比例為1-2公斤/噸。著色劑一般為粉劑。添加時應該選擇綠色環保、無毒無害、無汙染性的原料。
本發明還涉及所述的方法製備得到的改性磷石膏膠凝材料。
本發明還涉及所述的方法製備的改性磷石膏膠凝材料在預拌砂漿中的應用。
本發明具有以下有益效果：
1）通過粉碎球磨工藝和活性激發措施，即水洗、陳化、加溫脫水、混合改性、混合添加劑，磨製得到圓珠狀的粉粒結構，具有良好的黏度或流動性；具體手段為發揮磷尾渣中潛在火山灰活性物質，提高尾渣在產品中的活性效應；
2）摻入適量的磷酸渣可延長熟石膏的凝結時間，摻入適量的工業爐渣主要是改善改性磷石膏的具有良好的流動性，同時還可進行有效的增強。
3）在配製改性磷石膏膠凝材料時加入添加劑，其目的是為了改善磷石膏膠材黏度和顏色。
4）利用得到的改性磷石膏膠凝材料、再配合磷尾渣為礦物摻合料、機制砂為骨料製備預拌砂漿，具有很好的絕熱吸音性能和較好的防火性能吸溼性能；顏色灰白，可用於室內粉刷施工，特別適合於製作各種潔白光滑細緻的花飾裝飾，如加入顏料可使製品具有各種色彩。
本發明以普遍存在的磷尾渣和磷石膏為研究對象，通過分析固廢自身的性質，利用合理的預處置技術，摻加其它工業固廢作調整材料，開發高附加值的產品，實現其高端資源化利用。
具體實施方式
下面結合實施例來進一步說明本發明，但本發明要求保護的範圍並不局限於實施例表述的範圍。
磷石膏原料的質量要求如下：
A）物理指標：溼度10-30%，顆粒直徑一般為5~50μm，顏色呈灰白色或呈黃色和灰黃色；
B）化學成分：PH=1.9-5.3，F-<0.5%，磷石膏中二水石膏為85%～95%，並且含有少量磷、氟、有機質等雜質，符合GB/T23456-2009國家標準。
實施例1：
1） 取1噸磷石膏，加入500kg水進行洗滌，然後靜置2-3小時，再加入PAM除去懸浮物，最後沉澱脫水。
得到的水20%流至中和池中，加石灰乳中和後排出，80%流入循環池中循環使用。
2）將步驟1）脫水得到的物料在170-200℃進行烘乾，並粉碎球磨，然後與磷尾渣及工業爐渣按照幹基質量比為85：5：10進行混合，得到改性磷石膏；
3）將改性磷石膏與磷尾渣、粘稠劑和著色劑按質量比95：0.3：4.7進行混合，得到改性磷石膏膠凝材料。
實施例2：85：3-5：8-12
1） 取1噸磷石膏，加入500kg水進行洗滌，然後靜置，再加入PAM除去懸浮物，最後沉澱脫水；
2）將步驟1）脫水得到的物料在170-200℃進行烘乾，並粉碎球磨，然後與磷尾渣粉及工業爐渣粉按照幹基質量比為85：3:12進行混合，得到改性磷石膏；
3）將改性磷石膏與磷尾渣粉、粘稠劑按質量比95:0.3進行混合，得到改性磷石膏膠凝材料。
實施例3：
1）對磷石膏按照質量比加入水進行洗滌，洗滌時控制漿體濃度在60%-70%，然後靜置2-3h，再加入PAM除去懸浮物，最後沉澱脫水；
2）將步驟1）脫水得到的物料在200℃進行烘乾，並粉碎球磨，然後與磷尾渣粉及工業爐渣粉按照幹基質量比為85：4:11進行混合，得到改性磷石膏；
3）將改性磷石膏與磷尾渣粉、添加劑按質量比90:10:0.3進行混合，得到改性磷石膏膠凝材料。
實施例4：
1）對磷石膏按照質量比加入水進行洗滌，然後靜置，再加入PAM除去懸浮物，最後沉澱脫水；
2）將步驟1）脫水得到的物料在180℃進行烘乾，並粉碎球磨，然後與磷尾渣粉及工業爐渣粉按照幹基質量比為85：10：5進行混合，得到改性磷石膏；
3）將改性磷石膏與磷尾渣粉、粘稠劑和著色劑按質量比95:2:3進行混合，得到改性磷石膏膠凝材料。
實施例5：
1）對磷石膏按照質量比加入其1/2的水進行洗滌，然後靜置，再加入PAM除去懸浮物，最後沉澱脫水；
2）將步驟1）脫水得到的物料在180℃進行烘乾，並粉碎球磨，然後與磷尾渣粉及工業爐渣粉按照幹基質量比為85：3：12進行混合，得到改性磷石膏；
3）將改性磷石膏與添加劑（粘稠劑、著色劑）按質量比95： 0.3：4-5:進行混合，得到改性磷石膏膠凝材料。
進一步地，步驟2）中磷尾渣及工業爐渣均為粉狀，且粉碎後得到的磷石膏粉、磷尾渣粉及工業爐渣粉在0.45微米的篩餘比為8-13%。
進一步地，步驟2）中的改性磷石膏的比表面積為455m2/kg-520m2/kg。
進一步地，所述步驟2）及步驟3）中的磷尾渣、工業爐渣均需要進行相關處理，其中磷尾渣的質量指標為：磷酸渣的鉻、砷、鎘、汞、鉛等有害物質及元素不能超標，9＜pH＞ 5 ，且P2O5的含量小於7wt%。其中和反應後其水溶性P2O5和水溶性F、不溶性P2O5和水溶性F的排放應符合GB8978-1996要求。
進一步地，所述步驟2）中的（工業爐渣的主要限制物指標：鉻、砷、鎘、汞、鉛等有害物質及元素不能超標，其燒失量＜8wt%，SiO2矽含量＞35wt%，Al2O3＜10wt%。
進一步地，所述步驟3）中的添加劑為粘稠劑和/或著色劑；粘稠劑，添加量少，乾粉砂漿、膩子粉的參考比例約0.2-0.3公斤/噸；乳膠粉、的參考比例約1-2公斤/噸。著色劑一般為粉劑。添加劑採用無色、無味、無害的中性物質，符合現行國家標準的高分子羧酸物質；著色均勻。
採用所述的方法製備的改性磷石膏膠凝材料。 進行居住的室內，工廠房屋室內的牆體粉刷，也可做透水彩色混凝土的膠材 ，其膠材強度均可達到32.5標號水泥的強度。
製備的改性磷石膏膠凝材料在預拌砂漿中的應用。不僅具有良好的透氣性同時具有良好的黏度和強度，能夠適應多種顏色的需求。