闪烧法-磷石膏的无害化处理新工艺

宁夏石油化工2004年第3期l3闪烧法一磷石膏的无害化处理新工艺崇段庆奎王立明(宁夏建材研究院银川750001)(宁夏石膏工程技术研究中心银川750001)摘要本文就采用闪烧法新工艺进行磷石膏无害化处理并取得成功做了详细论述。关键词磷石膏闪烧法无害化处理中图分类号：TQI17．37文献标识码：A文章编号：1672—3058(2004)O3一o41前言磷石膏是磷肥工业的固体废弃物，而磷酸是磷肥工业的基础。湿法磷酸生产工艺都是通过硫酸分配磷矿粉生产萃取料浆，然后过滤洗涤制得磷酸。过滤洗涤的过程中生产磷石膏废弃物，一般每生产1吨磷酸约产生5吨一6吨磷石膏；每生产1吨磷酸二铵排放2．5吨一5吨磷石膏。我国湿法磷酸产量约为100多万吨，而随着我国近几年来高浓度复合肥工业的迅猛发展，每年由磷肥类化工企业排出的磷石膏超过1000万吨。而其它企业(如复合添加剂)每年也要排出近1000万吨磷石膏，全国不完全统计约2000多万吨。磷石膏一般呈粉状，外观一般是灰白、灰、灰黄、浅黄、浅绿等色，还含有少量的有机磷、硫、氟类化合物，相对密度为2．22—2．3f，容重0．73—0．88cm，颗粒直径一般为5一l5m，其主要成分为二水硫酸钙(CaSO4·2HO)，其含量一般可达到70％一90％左右。其中所含的次要成分随磷矿石产地不同而各异，成分较为复杂，一般都含有岩石成分Ca、Mg的磷酸盐及硅酸盐。磷石膏中因含有种类较多的化学成分而增加了磷石膏的利用难度，尤其磷石膏中含有少量残留的磷酸，更给有效利用带来了困难。所以磷石膏一般不被以石膏为原料的企业所采用，仅极少部分被作为土壤改良或在一些石膏资源匮乏的地区经水洗后做为原料使用。这种简单少量的消化对整个堆积如山的磷石膏来讲仍是杯水车薪，不解决根本问题，生产厂仍采用堆放方式来被动处理。收稿日期：2004—06—05我国目前每年排放磷石膏约2000万吨，累计排量近亿吨，是石膏废渣中排量最大的一种，排出的磷石膏渣占用大量土地，形成渣山，严重污染环境，污染水源。表1我国部分磷肥企业磷石膏年排放量而对如此严重的环境压力，一方面我国是一个石膏资源消费大国，另一方面化学石膏大量排出得不到有效利用而污染环境，如何有效的利用磷石膏是我们科技工作者的责任和任务。我院根据自身在石膏研究开发方面的优势，准确把握市场动态及市场需求，将磷石膏的综合开发列人维普资讯http://www.cqvip.com14宁夏石油化工2004年第3期自己的研究课题。经过大量的试验室工作，取得磷石膏的较完整和系统的数据，尤其在以磷石膏为原料生产粉刷石膏、p型半水石膏各种石膏砌块，以及自流平石膏等方面均取得了较好的结果。在完成磷石膏综合利用前期(小试)工作的基础上，进行了大量的市场、技术、经济等各方面的论证工作，在有关单位的大力支持下，采用新的生产工艺——闪烧法，进行磷石膏的无害化处理，取得了成功，并获得专利技术。2磷石膏的化学成分分析及闪烧法的理论基础2．1磷石膏化学分析从表2可以看出，磷石膏成分非常复杂，二水磷酸钙含量和化学成分因磷矿石产地不同而波动很大，给综合利用带来了很大难度。二水磷酸钙含量波动在82％～99％，有的很好，有的很差。磷石膏中残留磷的含量在0．33％～3．23％之间，残留量较大，pH值明显呈酸性。水溶性磷和不溶性磷约占一半左右，这是影响磷石膏性能和利用的最有害物质。有的石膏企业少量使用磷石膏大都是采取水洗的办法清除磷石膏里面残留磷，每洗1吨磷石膏需4～5吨水，对于水资源极其缺乏的我国来说，这不是一种明智的办法。同时产生的废水又对江河造成了二次污染，也是不可取的。但如果不去掉残留磷，磷石膏则无法进行直接利用。表2磷石膏化学分析表3水洗与不水洗处理直接炒制磷石膏性能从表3可以看出，不进行预处理(水洗)，磷石膏基本不能利用。由于残留磷的影响凝结时间太长，强度太低，水洗后，凝结时间缩短，但还偏长。强度虽有增加，但仍不理想，与天然石膏产品仍有一定差距。2．2闪烧法的理论基础在磷石膏预处理和不预处理效果都不理想的状态下，必须寻找另一种方法。我们发现用闪烧法工艺处理磷石膏是一条切实可行的路子，我们经过大量试验证明，采用闪烧工艺技术可以解决这一难题。首先我们分析，磷石膏中影响最大的有害成分是残留的有机磷和无机磷以及磷酸铵，如果把它们去掉或变成无害成分，那么磷石膏就非常好利用。我们充分利用P0在高温(200cI=～400cI=)状态下分解成气体或部分转变成惰性的、稳定的难溶性磷酸类化合物如焦磷酸钙的特点，从而将其对产品性能的危害降低到最低点，使有害物质通过高温分解或转变成惰性物质。少量有机磷经过高温转变成气体排出，无)机磷在高温状态下与钙结合成为惰性的焦磷酸钙，从而消除了有机磷和无机磷等杂质对石膏性能的危害。同时还保证了二水硫酸钙的正常脱水反应。3“闪烧法