本發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：

磷石膏是磷復肥行業磷礦石與硫酸反應生產硫酸后的副產品，其主要成分為二水硫酸鈣(caso4·2h2o)，含有微量磷、氟等雜質。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3億噸，我國也超過6000萬噸，而且這個數字還在每年以15％速度增長。現大部分都采用堆存的方式進行處理。

國家發改委在“十二五”資源綜合利用指導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年工業副產石膏利用率要達到50％(其中磷石膏要達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產水泥；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，制約了磷石膏的綜合利用，必須對磷石膏進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鍵。

國內外對磷石膏改性的方法很多，普遍的作法是將磷石膏進行洗滌，在洗滌的過程中加適量的生石灰，使磷石膏中易溶性的磷、氟等雜質固化為非溶性的物質。但隨著國家對環境保護的要求越來越高，生石灰的開采量也呈逐年下降趨勢，導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。

技術實現要素：

本技術是以氯堿行業生產中的副產品電石渣和堿渣作為磷石膏的改性劑對磷石膏進行改性處理，同樣可達到對磷石膏進行改性的目的，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-結合，成為不可溶的化合物。所述的工業堿渣來自本集團下屬燒堿生產企業的廢棄物，主要成分為氫氧化鈉，具有強腐蝕性的強堿，一般為片狀或塊狀形態，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)、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，工藝改進后，產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度比原工藝增強。

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行了反應。但根據磷石膏的特性，磷石膏的晶格內還含有磷離子，這部分有害物質未被固化為穩定的磷酸鹽物質，對產品質量特別是添加到水泥熟料中后，對水泥早期強度會有一定影響。

改進后工藝：磷石膏在烘干過程中，因烘干機內裝有破碎鏈輪，將磷石膏的晶格破碎，晶格內磷離子被釋放出來，與后期加入的堿渣進一步反應，使反應更徹底，作為水泥緩凝劑效果更好。

其反應原理為：易溶水的f^-、po4^3-與ca²⁺反應生產難溶于水的ca3(po4)2、f2ca；h⁺與oh^-結合成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，計量皮帶機劑量后分別送到1^#原料皮帶機、2^#原料皮帶機進入回轉干燥窯進口；

步驟二：新鮮磷石膏、電石渣的混合物在回轉干燥窯內與來自熱風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：從回轉干燥窯出來的物料經出料皮帶機冷卻至室溫后，與經計量的堿渣通過皮帶機送到臥式攪拌機內充分混合，再通過成品皮帶機送成品倉庫堆存，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：堿渣的質量比為85-95：1-5：1-5。

步驟一中回轉干燥窯內通入熱空氣，熱空氣進口的溫度控制為200-250℃；新鮮磷石膏、電石渣、堿渣的混合物經熱風干燥后濕度控制為8％-10％。

本專利的優點

1.主要是變廢為寶，對工業副產品進行綜合利用，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到300元/噸，而電石渣僅50元/噸、堿渣更便宜。根據試驗結果，兩種改性劑在對磷石膏進行改性處理時，添加的比例相當，但添加電石渣和堿渣的磷石膏成本更低。

2.解決了傳統磷石膏做水泥緩凝劑需先進行陳化處理的問題。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，需對場地進行防滲處理，收集后的滲濾液呈酸性，還需進行中和處理。這些都增加了磷石膏生產水泥緩凝劑的生產成本，經測算，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行水洗的問題，因磷石膏中含有磷、氟等有害成分，因此傳統的方式是在加工前，用水洗的方式進行凈化處理，產生大量的工藝廢水，1噸水泥緩凝劑需消耗一次水100公斤。

附圖說明

圖1為傳統工藝流程圖。

圖2為本發明的工藝流程。

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，計量皮帶機劑量后送到1^#原料皮帶機、2^#原料皮帶機進入回轉干燥窯進口；

步驟二：新鮮磷石膏、電石渣的混合物在回轉干燥窯內與來自熱風爐的熱空氣充分混合(干燥窯進口熱空氣溫度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：從回轉干燥窯出來的物料經出料皮帶機冷卻至室溫后，與經計量的堿渣(含水15％)通過皮帶機送到臥式攪拌機內充分混合，再通過成品皮帶機送成品倉庫堆存，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。

采用該技術生產的粉狀水泥緩凝劑已在安徽盤固水泥集團、葛洲壩水泥廠等水泥生產裝置上進行應用，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的水泥緩凝劑，部分指標甚至超過該公司過去使用的其它廠家水泥緩凝劑的指標。

改造前后對于常規水泥的性能指標對比(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)

改造前后對于常規水泥的性能指標對比(二)

注：水泥熟料采用當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，計量皮帶機劑量后送到1^#原料皮帶機、2^#原料皮帶機進入回轉干燥窯進口；

步驟二：新鮮磷石膏、電石渣的混合物在回轉干燥窯內與來自熱風爐的熱空氣充分混合(干燥窯進口熱空氣溫度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：從回轉干燥窯出來的物料經出料皮帶機冷卻至室溫后，與經計量的堿渣(含水20％)通過皮帶機送到臥式攪拌機內充分混合，再通過成品皮帶機送成品倉庫堆存，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。

采用該技術生產的粉狀水泥緩凝劑已在安徽盤固水泥集團、葛洲壩水泥廠等水泥生產裝置上進行應用，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的水泥緩凝劑，部分指標甚至超過該公司過去使用的其它廠家水泥緩凝劑的指標。

水泥緩凝劑主要技術指標

添加本產品后相對于常規水泥的性能對比指標

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)。