專利名稱：：一種無水洗煅燒制備改性磷石膏的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及磷化工、建筑材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體地說明是一種無水洗煅燒制備改性磷石膏的方法。
背景技術(shù)：
：磷石膏是濕法磷酸生產(chǎn)過程中磷礦石和硫酸發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生的工業(yè)廢渣，按計(jì)算每生產(chǎn)1噸的磷酸將產(chǎn)生45噸磷石膏，目前全世界磷石膏每年的排放量達(dá)2億多噸，但磷石膏的利用率未超過10%，磷石膏的處理、處置及綜合利用已成為一個(gè)世界性的難題。我國磷肥產(chǎn)量居世界第一位，生產(chǎn)高濃度的磷肥(如磷銨、重鈣等)需要大量的濕法磷酸，隨之也會產(chǎn)生大量的磷石膏廢渣。大多數(shù)堆存或傾倒，磷石膏的堆放不僅占用大量土地，耗費(fèi)巨額資金，而且酸性水滲漏污染水源，形成二次污染。但磷石膏中又含有豐富的鈣、硫，又是寶貴的資源，改性后的磷石膏可用來替代日益緊張的天然石膏資源。因此，從環(huán)境保護(hù)和資源利用的角度，磷石膏廢渣的處理與利用己迫在眉睫。為消除磷石膏對環(huán)境的污染，充分利用資源，很多國家都開展了磷石膏的綜合利用ff究，目前，對磷石膏開展綜合利用的國家主要為德國、日本等經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)國家，以及磷石膏產(chǎn)量小、土地資源少的國家，如英國、法國、芬蘭等國家。目前，發(fā)達(dá)國家在磷石膏綜合利用方面已涉及到多個(gè)行業(yè)，其中制作建筑材料(石膏膠凝材料)占45%，生產(chǎn)水泥緩凝劑43%，生產(chǎn)硫酸鈣6%，生產(chǎn)硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥2%，用于土壤改良4%。我國對磷石膏利用的研究開發(fā)工作起步較晚。目前國內(nèi)制備磷石膏水泥緩凝劑的方、法一般是二水-半水法工藝，將磷石膏經(jīng)過凈化、中和、煅燒、再水化、成球等工序制成粒狀產(chǎn)品，其主要成分為二水硫酸鈣。磷石膏中均含有磷、氟、有機(jī)物等雜質(zhì)，需經(jīng)過水洗、陳化預(yù)處理工藝以除去。在公開號CN1424273A中公開了磷石膏的處理方法，該法是:"首先將磷石膏與水按1:11.5的重量比混合，用球磨機(jī)研磨成過200目的均勻漿料，將漿料與水按l:24的重量配比稀釋，然后將稀釋后的漿料經(jīng)一級沉淀池(長X寬X深^20mX4mX3.5m)自然沉淀，得一級沉淀物，將一級沉降所得上清液通過二級沉淀池(長X寬X深二24mX4mX4m)自然沉淀，得二級沉淀物，再將二級沉降所得上清液通過三級沉淀池(長X寬X深二30mX4mX4m)自然沉淀，得三級沉淀物，最后將各級沉淀物分別鏟出自然風(fēng)干后，再用烘干機(jī)烘干制得成品。其中一級沉淀物用于生產(chǎn)磷酸鈣，二級沉淀物用于生產(chǎn)復(fù)合肥或水泥或建筑用磚或石膏板，三級沉淀物用于生產(chǎn)硫酸鉀或油漆。在公開號CN101003422中公開了磷石膏的處理方法，該法是將磷石膏和富含二氧化硅、三氧化鋁、氧化鐵的原料及煤，配比按水泥生產(chǎn)中的石灰飽和比101=0.67~1.0、硅酸率『1.72.7、鋁氧率P-0.81.7進(jìn)行配料，磷石膏中硫酸鈣與煤的碳按摩爾比1:2~2.5配料，配料后混合粉磨到100-200目后，加一定量的水壓制成塊狀料塊，將料塊放入塊狀物燒結(jié)窯爐中，用煤或煤氣在8001400'C燒結(jié)1.53小時(shí)，燒結(jié)料塊經(jīng)過破碎粉磨包裝后即為水泥產(chǎn)品。窯爐產(chǎn)生的含二氧化硫的尾氣用來生產(chǎn)硫酸。在公開號CN101050080中公開了磷石膏的處理方法，該法是將磷石膏與石灰、石灰石按照一定的比例混和均勻、壓制成型經(jīng)800100(TC煅燒后成為水泥調(diào)凝增強(qiáng)劑的半成品，然后與一定比例的助磨劑混合作為水泥調(diào)凝增強(qiáng)劑。上述工藝存在預(yù)處理工藝一次性投資大、能耗高、污水排放的二次污染嚴(yán)重等問題，產(chǎn)品在經(jīng)濟(jì)上缺乏競爭力。全面推廣應(yīng)用尚需很多工作。如果采用無水煅燒工藝既可消除磷石膏的二次污染、降低能耗，又有利于節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種采用無水洗煅燒磷石膏生產(chǎn)改性磷石膏的方法，該方法可擺脫傳統(tǒng)工藝中將磷石膏水洗或陳化后利用的老路子，避免了二次污染，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，達(dá)到節(jié)能減排的目的。本發(fā)明的技術(shù)方案如下-本發(fā)明按以下步驟完成(1)原料化學(xué)成分磷石膏的主要化學(xué)成分見表1。表1磷石膏的主要化學(xué)成分<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>(2)復(fù)合激發(fā)劑和改良劑的加入磷石膏在高溫下轉(zhuǎn)化成CaS04(II型)變體，使之成為不溶性(或微溶性)硬石膏，而此類硬石膏強(qiáng)度雖高，但與水反應(yīng)的速度極慢，需加入一定量的激發(fā)劑予以激發(fā)。故向磷石膏中加入復(fù)合激發(fā)劑(綠礬+硫酸鋁，兩者質(zhì)量比為綠礬:硫酸鋁=1:11.5)和改良劑(生石灰+水泥，兩者質(zhì)量比生石灰水泥=2:37)，加入量為磷石膏85%~95%、復(fù)合'激發(fā)齊!J25。/0、改良劑3~10%，混勻；(3)干燥利用煅燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈱尤霃?fù)合激發(fā)劑和改良劑的磷石膏進(jìn)行干燥，干燥溫度控制在10011(TC，烘干后磷石膏水分含量低于8%;(4)煅燒將烘干后的磷石膏送入循環(huán)流化床(現(xiàn)有設(shè)備)煅燒窯爐中煅燒，煅燒溫度控制在150~300°C，在煅燒過程中可使磷石膏中共晶磷轉(zhuǎn)化為惰性的焦磷酸鈣，部份可溶性磷縮合成多聚偏磷酸鹽玻璃體，消除了磷對磷石膏性能的不良影響。氟也部分轉(zhuǎn)化為不可溶的化合物和氣體，同時(shí)還可除去有機(jī)物等雜質(zhì)，并將磷石膏煅燒成廣泛用于建筑材料的無水石膏或半水石膏。生產(chǎn)出的改性磷石膏中的SO3含量^40。/。上，浸出液中氟離子濃度〈0.5mg/L，標(biāo)準(zhǔn)稠度60%，初凝時(shí)間^6min，終凝時(shí)間《30min，抗折強(qiáng)度〉2.5Mpa，抗壓強(qiáng)度^4.9Mpa，符合《建材石膏》GB9776-88優(yōu)等品要求和《化學(xué)石膏制品》HJ/T211-2005的相關(guān)規(guī)定。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較具有的主要優(yōu)點(diǎn)如下1、本發(fā)明不對磷石膏做水洗或陳化等預(yù)處理，是無水洗煅燒新型工藝，適合于各類磷石膏，擺脫了傳統(tǒng)工藝中將磷石膏水洗或陳化后利用的老路子，避免了二次污染；2、本發(fā)明在處理過程中通過加入復(fù)合激發(fā)劑和改性劑和采用循環(huán)流化床煅燒工藝，將磷石膏中所含的磷、氟、有機(jī)物等對產(chǎn)品性能造成影響的有害物質(zhì)分解揮發(fā)或轉(zhuǎn)化為對產(chǎn)品無害的惰性物質(zhì)焦磷酸鈣，既避免了二次污染，又減少或避免磷石膏中所含微量有害化學(xué)成分對產(chǎn)品質(zhì)量、性能的影響；3、本發(fā)明采用的循環(huán)流化床煅燒工藝充分利用煙氣余熱，使加工時(shí)間比常規(guī)回轉(zhuǎn)窯工藝技術(shù)縮短1520%，投資節(jié)省3%8%，能耗降低10%20%，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，達(dá)到節(jié)能減排的目的；4、本發(fā)明利用磷石膏自身CaS04.2H20含量較高的特點(diǎn)，將其作為石膏資源再利用，生產(chǎn)水泥緩凝劑、石膏磚等建材產(chǎn)品，市場容量巨大，對于解決磷石膏堆存所帶來的占用土地及污染環(huán)境等問題具有實(shí)際的意義；5、本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化提供了依據(jù)，促進(jìn)磷化工循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。并有利于生產(chǎn)工藝和過程的自動化控制和機(jī)械化程度的提高。具體實(shí)施方式實(shí)施例1:按磷石膏91%，綠礬1%，硫酸鋁1%，生石灰2%，水泥5%的重量配比配料，混合均勻，進(jìn)入烘干機(jī)中烘干，烘干溫度控制在105'C，并使磷石膏水分低于8%，然后進(jìn)入煅燒爐在20(TC煅燒。將煅燒過程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔饣厥罩梁娓蓹C(jī)中烘干磷石膏，煅燒0.5小時(shí)后停止加熱煅燒爐，自然冷卻，制得改性磷石膏。經(jīng)測定產(chǎn)品性能如下SCb含量45%;浸出液中氟離子濃度0.4mg/L;標(biāo)準(zhǔn)稠度60%;初凝時(shí)間7min;終凝時(shí)間28min;抗折強(qiáng)度2.6Mpa;抗壓強(qiáng)度5.1Mpa;符合《建材石膏》GB9776-88優(yōu)等品要求和《化學(xué)石膏制品》HJ/T211-2005的相關(guān)規(guī)定。實(shí)施例2:按磷石膏91%，綠礬1.5%，硫酸鋁1.5%，生石灰2%，水泥4%的重量配比配料，混合均勻，進(jìn)入烘干機(jī)中烘干，烘干溫度控制在105'C，并使磷石膏水分低于8%。然后進(jìn)入煅燒爐在30(TC煅燒。將煅燒過程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔饣厥罩梁娓蓹C(jī)中烘干磷石膏，煅燒0.5小時(shí)后停止加熱煅燒爐，自然冷卻，制得改性磷石膏。經(jīng)測定產(chǎn)品性能如下S03含量460/0，浸出液中氟離子濃度0.35mg/L，標(biāo)準(zhǔn)稠度60%,初凝時(shí)間8min，終凝時(shí)間29min，抗折強(qiáng)度2.7Mpa，抗壓強(qiáng)度5.4Mpa，符合《建材石膏》GB9776-88優(yōu)等品要求和《化學(xué)石膏制品》HJ/T211-2005的相關(guān)規(guī)定。實(shí)施例3:按磷石膏85%，綠礬2%，硫酸鋁3%，生石灰3%，水泥7%的重量配比配料，混合均勻，進(jìn)入烘干機(jī)中烘干，烘干溫度控制在105"C，并使磷石膏水分低于8%。然后進(jìn)入煅燒爐在20(TC煅燒。將煅燒過程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔饣厥罩梁娓蓹C(jī)中烘干磷石膏，煅燒0.5小時(shí)后停止加熱煅燒爐，自然冷卻，制得改性磷石膏。經(jīng)測定產(chǎn)品性能如下S03含量46%，浸出液中氟離子濃度0.42mg/L，標(biāo)準(zhǔn)稠度61%，初凝時(shí)間10min，終凝時(shí)間30min，抗折強(qiáng)度2.8Mpa，抗壓強(qiáng)度5.5Mpa，符合《建材石膏》GB9776-88優(yōu)等品要求和《化學(xué)石膏制品》HJ/T211-2005的相關(guān)規(guī)定。實(shí)施例4:按磷石膏93%，綠礬1%，硫酸鋁1%,生石灰2%，水泥3%的重量配比配料，混合均勻，進(jìn)入烘干機(jī)中烘干，烘干溫度控制在105"C，并使磷石膏水分低于8%。然后進(jìn)入煅燒爐在30(TC煅燒。將煅燒過程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔饣厥罩梁娓蓹C(jī)中烘干磷石膏，煅燒0.5小時(shí)后停止加熱煅燒爐，自然冷卻，制得改性磷石膏。經(jīng)測定產(chǎn)品性能如下S03含量40%,浸出液中氟離子濃度0.44mg/L，標(biāo)準(zhǔn)稠度61%，初凝時(shí)間7min，終凝時(shí)間25min，抗折強(qiáng)度2.3Mpa，抗壓強(qiáng)度5.0Mpa，符合《建材石膏》GB9776-88優(yōu)等品要求和《化學(xué)石膏制品》HJ/T211-2005的相關(guān)規(guī)定。權(quán)利要求1、一種無水洗煅燒制備改性磷石膏的方法，其特征在于按以下進(jìn)行1)在磷石膏中加入復(fù)合激發(fā)劑和改良劑，其中磷石膏85％～95％、復(fù)合激發(fā)劑2～5％、改良劑3～10％，混勻；復(fù)合激發(fā)劑為綠礬+硫酸鋁，兩者質(zhì)量比為綠礬∶硫酸鋁＝1∶1～1.5；改良劑為生石灰+水泥，兩者質(zhì)量比為生石灰∶水泥＝2∶3～7；2)混合均勻后進(jìn)入烘干機(jī)中烘干，烘干溫度控制在100～110℃，并使磷石膏水分低于8％；3)然后進(jìn)入煅燒爐在150～300℃煅燒，將煅燒過程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔饣厥罩梁娓蓹C(jī)中烘干磷石膏，煅燒0.5～1小時(shí)后，自然冷卻，制得改性磷石膏。全文摘要本發(fā)明是一種無水洗煅燒制備改性磷石膏的方法，即1)在磷石膏中加入復(fù)合激發(fā)劑和改良劑，其中磷石膏85％～95％、復(fù)合激發(fā)劑2～5％、改良劑3～10％，混勻；復(fù)合激發(fā)劑為綠礬+硫酸鋁；改良劑為生石灰+水泥；2)混合均勻后烘干，烘干溫度100～110℃，磷石膏水分低于8％；3)進(jìn)入煅燒爐150～300℃煅燒0.5～1小時(shí)，自然冷卻，制得改性磷石膏。本發(fā)明將磷石膏中所含的磷、氟、有機(jī)物等有害物質(zhì)分解揮發(fā)或轉(zhuǎn)化為對產(chǎn)品無害的惰性物質(zhì)焦磷酸鈣，既避免了二次污染，又減少或避免磷石膏中所含微量有害化學(xué)成分對產(chǎn)品質(zhì)量、性能的影響；加工時(shí)間縮短了15～20％，投資節(jié)省了3％～8％，能耗降低了10％～20％。文檔編號C04B11/00GK101306925SQ20081005863公開日2008年11月19日申請日期2008年7月4日優(yōu)先權(quán)日2008年7月4日發(fā)明者平寧,張慧娜,方祖國,楊月紅,歐根能申請人:昆明理工大學(xué)