專利名稱：一種利用電石泥渣改性磷石膏用于常壓水熱法制備高強α型半水石膏的方法
技術領域：
本發明涉及一種利用電石泥渣改性磷石膏用于常壓水熱法制備高強α型半水石膏的方法。
背景技術：
磷石膏是濕法磷酸生產過程中排出的以二水石膏為主要成分的工業副產品，長期以來磷石膏因含有影響其制品性能的磷、氟、有機物等雜質而使其利用問題成為國際技術 難題，所以主要采取堆存措施。隨著磷肥產量的增加，磷石膏的堆存量與日俱增，引起了嚴重的環境污染和生態危害。利用磷石膏生產高強α型半水石膏是磷石膏資源化利用的重要途徑和研究方向，具有廣闊的商業前景和社會意義。常壓水熱法制備高強α半水石膏是在常壓酸類或鹽類的水溶液中將二水石膏脫水轉化為α半水石膏，同時加入一定的媒晶劑來把半水石膏晶體調控為粗大短柱狀形態。用磷石膏作原料時，磷石膏所含的雜質會影響媒晶劑的作用效果和產品的性能，為了用磷石膏生產出較低成本、高性能α半水石膏，就需要對磷石膏進行預處理改性。目前我國磷石膏制備半水石膏過程中消除有害雜質影響的主要方法有1)水洗、浮選法去除可溶性雜質和有機物的影響；2)中和沉淀法使可溶性雜質轉化為惰性沉淀；3)煅燒法，通過高溫條件使共晶磷和有機物分解；4)粉磨、篩分控制顆粒形態和雜質進行分級，這些方法可以根據原料性質靈活應用于磷石膏制備水泥(如專利文獻CN1394823A、CN1312234、CN101234858A、CN1903770A、CN101486536A 等)、磚或者砌塊(如專利文獻CN101684675A、CN101973747A)、板材(如專利文獻 CN102351448A、CN101472953A)、礦物外加劑(如專利文獻CN102390947A、CNlOl 164954Α)、β型半水石膏的干燥脫水氣氛(專利文獻CN101265043A、CN101306925A)，但是對于常壓水熱溶液環境中磷石膏制備高強α半水石膏的脫水過程，這些改性方法存在工藝復雜、產品性質不穩定的問題，因此需要針對常壓水熱法的工藝過程和產品性能采用更加有效的磷石膏預處理技術。電石渣漿是電石水解獲取乙炔氣后的以氫氧化鈣為主要成分的廢渣。It電石加水可生成300多kg乙炔氣，同時生成10 t含固量約12%的工業廢液，俗稱電石渣漿。電石渣漿為灰褐色渾濁液體，在靜置后分成三部分，澄清液、固體沉積層及中間膠體過渡層。三者比例隨靜置時間及環境條件變化呈可逆變換。其中大多數澄清液可以循環利用，而作為固體沉積物的電石渣和含水量高過50%厚漿狀電石泥的利用一直是生產廠頭痛的難題。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術而提供一種利用電石泥渣改性磷石膏制備高強α型半水石膏的方法，具有操作更簡單、便于控制，且沒有二次污染、性能穩定和“以廢治廢”的特點，為磷石膏高效低成本制備的高強α半水石膏提供了新的途徑。
本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是一種電石泥渣改性磷石膏用于常壓水熱法制備高強α型半水石膏的方法，其特征在于在磷石膏中均勻加入工業廢渣電石泥渣，陳化6 24h，攪拌均勻后得到改性后的磷石膏。按上述方案，所述的磷石膏為磷二水石膏，吸附水含量為O 30%，干基二水硫酸鈣含量彡90%，且雜質中可溶磷含量彡O. 8%或/和可溶氟含量彡O. 5%，pH值為2 5，以上均為質量百分比計。按上述方案，所述電石泥渣為是電石水解獲取乙炔氣后獲得的氫氧化鈣含量大于90%的固態廢渣，其摻量為每IOOg干基磷石膏中加入O. 5 3. Og干基電石泥渣。按上述方案，所述均 勻加入為將磷石膏與電石泥渣分層加入，磷石膏的厚度為3(Γ100厘米，改性后的磷石膏在取料時采取縱向豎直取料方式。按上述方案，所述改性后的磷石膏呈弱酸性，pH值為5 7，可溶磷含量小于O. 8%，且可溶氟含量小于O. 5%，以質量百分比計。本發明的基本原理磷石膏常壓水熱法制備高強α半水石膏是基于濕熱環境中磷二水石膏的溶解和半水石膏的再結晶過程，同時通過合適的媒晶劑使α半水石膏具有較為理想的晶體形態和優越的性能，在此過程中磷石膏所含的磷酸、氫氟酸等酸性雜質和成分波動降低了媒晶劑的作用效果，還會降低產品性能。本發明用電石泥渣中的氫氧化鈣與磷石膏中的磷酸、氫氟酸等酸性雜質進行部分反應，生產磷酸氫鈣、磷酸二氫鈣、氟化鈣等，使磷石膏的酸性減弱，同等條件下媒晶劑的調控效果更加明顯，免去了洗滌、浮選磷石膏有害雜質的過程，從而降低了磷石膏制備高強α半水石膏的成本，反應產物可以通過后續洗滌工藝除去，從而提高了產品性能，具有很大的應用前景。本發明所涉及的反應的化學方程式為
Ca (OH) 2+2Η3Ρ04=2Η20 +Ca (H2PO4) 2
Ca (OH) 2+ Ca(H2PO4)2=H2O +CaHPO4
Ca (OH) 2+2HF=2H20+CaF2+
本發明的有益效果相比傳統的水洗法、石灰中和法等磷石膏預處理工藝，本發明針對常壓水熱法制備高強α半水石膏的工藝過程和特點，利用電石工業廢棄物電石泥渣改性預處理磷化工廢棄物磷石膏，并用于制備高性能的α半水石膏，具有“以廢治廢”、高效和針對性更強的特點，非常符合國家可持續發展的戰略需求，具有良好的市場前景。
具體實施例方式為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限于下面的實施例。實施例1 :
利用電石泥渣改性磷石膏制備高強α型半水石膏的方法，所述的磷石膏為磷二水石膏，其吸附水含量15%，干基二水硫酸鈣含量為95%，可溶磷含量O. 88%，可溶氟含量O. 45%，pH為3. 4，按照IOOg干基磷石膏2. O g干基電石泥渣的比例取磷石膏和電石泥渣，電石泥洛是電石水解獲取乙炔氣后獲得，其含水量60%、Ca (OH) 2含量為95%,其中磷石骨與電石泥(即前述電石泥渣)分層加入，磷石膏層的厚度為50厘米，電石泥按照預定量均勻噴灑在磷石膏料層上，經改性處理后采用鏟車縱向豎直取料，陳化6 h后，磷石膏的pH值為6. 1，可溶磷含量O. 17%，可溶氟含量O. 05%,將其在95°C的水熱氯化鈣溶液和媒晶劑丁二酸作用條件下脫水反應6h制備得到晶形發育良好的短柱狀α型半水石膏，經沸水洗滌、快速過濾、干燥后檢測，本發明所得的短柱狀α型半水石膏的主要性能(見附表，實施例1)可以滿足JC/T 2038-2010《α型高強石膏》中α 30的要求。實施例2:
一種電石泥渣改性磷石膏用于常壓水熱法制備高強α型半水石膏的方法，所述的磷石膏為磷二水石膏，其吸附水含量10%，干基二水硫酸鈣含量為93%，可溶磷含量1. 02 %，可溶氟含量O. 21%，pH為2. 7，按照IOOg干基磷石膏2. 5g干基電石泥渣的比例取磷石膏和電石泥渣，電石泥渣是電石水解獲取乙炔氣后獲得，其含水量80%、Ca(OH)2含量為90%的電石泥漿，其中磷石膏與電石泥漿分層加入，磷石膏層的厚度為100厘米，電石泥漿按照預定量均勻噴灑在磷石膏料層上，經改性處理后采用鏟車縱向豎直取料，陳化8 h后，磷石膏的pH值為7. 0，可溶磷含量O. 02%，可溶氟含量O. 01%,將其在98°C的水熱氯化鈣溶液和媒晶劑檸檬酸作用條件下脫水反應6h制備得到晶形發育良好的短柱狀α型半水石膏，經沸水洗滌、 快速過濾、干燥后檢測，本發明所得的短柱狀α型半水石膏的主要性能(見附表，實施例2)可以滿足JC/T 2038-2010《α型高強石膏》中α 30的要求。實施例3:
一種電石泥渣改性磷石膏用于常壓水熱法制備高強α型半水石膏的方法，所述的磷石膏為磷二水石膏，其吸附水含量20%，干基二水硫酸鈣含量為92%，可溶磷含量O. 98 %，可溶氟含量O. 42%，PH為2. 2，按照IOOg干基磷石膏3. O g干基電石泥渣的比例取磷石膏和電石泥渣，電石泥渣是電石水解獲取乙炔氣后獲得，其含水量50%、Ca(OH)2含量為93%的電石渣，其中磷石膏與電石渣分層加入，磷石膏層的厚度為40厘米，電石渣按照預定比例均勻平鋪在磷石膏料層上，經改性處理后采用鏟車縱向豎直取料，陳化24 h后，磷石膏的pH值為5. 0，可溶磷含量O. 32%，可溶氟含量O. 07%,將其在98°C的水熱氯化鈣溶液和媒晶劑丁二酸鈉作用條件下脫水反應5h制備得到晶形發育良好的短柱狀α型半水石膏，經沸水洗滌、快速過濾、干燥后檢測，本發明所得的短柱狀α型半水石膏的主要性能(見附表，實施例3)可以滿足JC/T 2038-2010《α型高強石膏》中α 30的要求。
實施例4
一種電石泥渣改性磷石膏用于常壓水熱法制備高強α型半水石膏的方法，所述的磷石膏為磷二水石膏，其吸附水含量30%，干基二水硫酸鈣含量為98%，可溶磷含量O. 68%，可溶氟含量O. 76%，pH為5. O,按照IOOg干基磷石膏0. 5 g干基電石泥渣的比例取磷石膏和電石泥渣，電石泥渣是電石水解獲取乙炔氣后獲得，其含水量15%、Ca (OH)2含量為98%的電石渣，其中磷石膏與電石渣分層加入，磷石膏層的厚度為30厘米，電石渣按照預定比例均勻平鋪在磷石膏料層上，經改性處理后采用鏟車縱向豎直取料，陳化12 h后，磷石膏的pH值為6. 5，可溶磷含量O. 09%，可溶氟含量O. 02%,將其在98°C的水熱氯化鈣溶液和媒晶劑檸檬酸作用條件下脫水反應6h制備得到晶形發育良好的短柱狀α型半水石膏，經沸水洗滌、快速過濾、干燥后檢測，本發明所得的短柱狀α型半水石膏的主要性能(見附表，實施例4)可以滿足JC/T 2038-2010《α型高強石膏》中α 30的要求。實施例5:
一種電石泥渣改性磷石膏用于常壓水熱法制備高強α型半水石膏的方法，所述的磷石膏為磷二水石膏，其吸附水含量5%，干基二水硫酸鈣含量為95%，可溶磷含量O. 92%，可溶氟含量O. 69%，pH為4. 1，按照IOOg干基磷石膏1.5 g干基電石泥渣的比例取磷石膏和電石泥渣，電石泥渣是電石水解獲取乙炔氣后獲得，其含水量30%、Ca (OH)2含量為95%的電石渣，其中磷石膏與電石渣分層加入，磷石膏層的厚度為60厘米，電石渣按照預定比例均勻平鋪在磷石膏料層上，經改性處理后采用鏟車縱向豎直取料，陳化18 h后，磷石膏的pH值為5. 6，可溶磷含量O. 14%，可溶氟含量O. 04%,將其在98°C的水熱氯化鈣溶液和媒晶劑檸檬酸鉀作用條件下脫水反應6h制備得到晶形發育良好的短柱狀α型半水石膏，經沸水洗滌、快速過濾、干燥后檢測，本發明所得的短柱狀α型半水石膏的主要性能(見附表，實施例2)可以滿足JC/T 2038-2010《α型高強石膏》中α 30的要求。附表電石泥渣改性磷石膏制備的短柱狀α半水石膏_
權利要求
1.一種利用電石泥渣改性磷石膏用于常壓水熱法制備高強α型半水石膏的方法，其特征在于在磷石膏中均勻加入工業廢渣電石泥渣，陳化6 24h，攪拌均勻后得到改性后的磷石膏。
2.根據權利要求1所述的利用電石泥渣改性磷石膏用于常壓水熱法制備高強α型半水石膏的方法，其特征在于所述的磷石膏為磷二水石膏，吸附水含量為O 30%，干基二水硫酸鈣含量彡90%，且雜質中可溶磷含量彡O. 8%或/和可溶氟含量彡O. 5%，ρΗ值為2 5，以上均為質量百分比計。
3.根據權利要求1或2所述的利用電石泥渣改性磷石膏用于常壓水熱法制備高強α 型半水石膏的方法，其特征在于所述電石泥渣為是電石水解獲取乙炔氣后獲得的氫氧化隹丐含量大于90%的固態廢洛,其摻量為每IOOg干基磷石骨中加入O. 5 3. Og干基電石泥渣。
4.根據權利要求1或2所述的利用電石泥渣改性磷石膏用于常壓水熱法制備高強α 型半水石膏的方法，其特征在于所述均勻加入為將磷石膏與電石泥渣分層加入，磷石膏的厚度為3(Tl00厘米，改性后的磷石膏在取料時采取縱向豎直取料方式。
5.根據權利要求1或2所述的利用電石泥渣改性磷石膏用于常壓水熱法制備高強α 型半水石膏的方法，其特征在于所述改性后的磷石膏呈弱酸性，PH值為5 7，可溶磷含量小于O. 8%，且可溶氟含量小于O. 5%，以質量百分比計。
全文摘要
本發明提供利用工業廢渣電石泥渣改性磷石膏用于常壓水熱法制備高強α型半水石膏的方法，本發明包括在吸附水含量為0～30%、干基二水硫酸鈣含量≥90%，且雜質中可溶磷含量≥0.8%或/和可溶氟含量≥0.5、pH值2~5的磷石膏中均勻加入氫氧化鈣含量大于90%的電石泥渣攪拌均勻、陳化6~24h后得到pH值為5~7，可溶磷含量小于0.8%，且可溶氟含量小于0.5%的磷石膏，即可用于常壓水熱法制備高強α型半水石膏的原料，其中電石泥渣摻量為每100g干基磷石膏中加入0.5~3.0克干基電石泥渣。本發明具有處理方法簡便易行，性能穩定的特點，可制備出低成本、高性能的α型半水石膏。
文檔編號C04B11/26GK103011642SQ20121055260
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月19日 優先權日2012年12月19日
發明者馬保國, 茹曉紅, 盧斯文, 鄒開波, 付浩兵, 蹇守衛 申請人:武漢理工大學