磷石膏预处理工艺研究
磷石膏的处理和利用的一项工艺流程
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磷石膏制备高强石膏粉预处理工艺的初步研究
向才旺． 建筑石膏及其制 品［ ． Ｍ］ 北京 ： 中国建材工业 出版社 ，９ ８ １９
（ ）：３—１ ． ２ １ ４
Ｍ．Ｓｎｈ ｎＩ ｐ ｖｄＰｏｅｓｏ ｕ ｆ ａ ｏ ｆ ｈｓｈｇｐｕ Ｊ ． ｉｇ ．Ａ ｒ ｅ ｒｃｓ ｒ ｒ ｃｔ ｎｏ ｏｐ ｏｙｓｍ［ ］ ｍｏ ｆ Ｐｉ ｉ ｉ Ｐ
・
７。 ６
广州化工
２ １ 年 ３ 卷第 ２ 期 ０１ ９ １
注： ｗ—Ｆ 可溶性 Ｆ ｗ—Ｐ ０ ： ： ； ２ ５ 可溶性 Ｐ ０ ； —Ｐ ０ ： Ｐ ０ 。 ｚ ５ ｔ ２ ５ 总 ２ ５
１ ２ 预处 理方 式 ．
（） １ 水洗。按 ２倍水 量将 自来水 加入 磷石 膏 中 ， 器搅 拌 机
预处理成 本低 ， 操作简单 ， 无二次污染 ， 样品强度可 以达到 ｌ ． ａ ７ ２ＭＰ 。
关键 词 ： 磷石膏 ； 预处理； 石灰中和； 高强石膏
Ｓｕ ｙｏ ｈ ｒｔｅ ｔ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙｏ ｇ ｔｄ ｎ ｔｅＰ ｅｒａｍｅ ｔＴ ｃ ｎ ｌｇ ｆＨｉｈ—ｓｒｎ ｔ ｐ ｕ ｔｅ ｇｈ Ｇｙ ｓｍ
化 工 ，０ ９，４ ５ ：２— ５ ２ ０ ３ （ ）２ ２ ．
阻止其 生长。采用石 灰 中和 直接 将磷 石膏 中可溶 性 磷 、 氟转 变
成难溶性 的 ｃ ３ Ｐ 和 Ｃ Ｆ ， ａ（Ｏ ） ａ ２可以“ 掩蔽 ” 磷石膏 中可溶性 Ｐ、
Ｆ杂 质对二水硫酸钙脱水转变过程 的影 响 。 从 实验 结果 中可 以看 出， 石 灰 中和 预 处理 后 ， 石 膏 中 经 磷
－… ■ ●１ ２ ． ４ Ｍ Ｐ ａ
水洗 石灰 中和 浮选
从实验结果 中可 以看 出 ， 经水洗预处 理后 ， 磷石 膏中 的杂 质 含量最少 ， 水洗样品的抗压强度 最高 。样 品显微结 构 （ ｈ ） 图 ａ 显 示 短柱状粗 大 ， 晶体 生长 良好 ， 但有 少量 片状二 水石 膏 ， 能 因 可 为水洗过后 ， 磷石 膏含水 量大 ， 堆积 紧密 ， 压过程 中部分磷 石 蒸 膏脱水受影响。由于 片状石 膏强度 低 ， 以水洗样 品强度 与石 所
磷石膏组成特性及处理方法
磷石膏组成特性及处理方法磷石膏主要有灰黑色和灰白色两种，颗粒直径一般为5～50μm，结晶水含量20%~25%。
磷石膏是湿法磷酸工艺中产生的固体废弃物，其组分主要是二水硫酸钙。
磷石膏的组成比较复杂，除硫酸钙以外，还有未完全分解的磷矿、残余的磷酸、氟化物、酸不溶物、有机质等，其中氟和有机质的存在对磷石膏的资源化利用影响最大。
磷石膏的随意排放堆积严重破坏了生态环境，不仅污染地下水资源，还造成土地资源的浪费。
组成磷石膏多呈板状，根据生产工艺的不同，磷石膏中二水硫酸钙和半水硫酸钙的比例也不相同，但主要组成以二水硫酸钙为主，还含有少量的磷酸、氟、有机物等杂质，另外还含有一些放射性元素。
特性磷石膏通常是灰黑色或灰白色，只有少数对生产条件严格工厂的产生的磷石膏杂质少，颜色比较浅，有时呈白色。
磷石膏主要物相是二水硫酸钙，晶体的晶型有针状、单分散板状、多晶核和密实四种形态，其中以板状晶体为主。
磷石膏的胶凝性能低于天然石膏，胶结性能不如天然石膏，粘滞性、流动性也比天然石膏差，磷石膏浆体凝结时间长，并具有一定的腐蚀性。
磷石膏在水中的溶解度极小，随着温度的升高溶解度下降，层间的透水性能优于水平层内的透水性能，是一种应变软化材料。
磷石膏的粒径大小比例比较集中，杂质的含量与晶体的形貌与磷矿石有很大的关系，磷石膏的晶型越规则，磷石膏的粒径就越大，杂质含量相对就越少。
杂质磷石膏中的杂质是指除了硫酸钙以外的组分，包括少量未完全分解的磷矿、残留的磷酸以及氟化物、酸不溶物、铁铝化合物、有机质等。
根据磷石膏中杂质的物理特性，可以将杂质分为三类：第一类为可溶性杂质；第二类为难溶性杂质；第三类为放射性杂质。
其中可溶性杂质对环境的危害最大，随雨水渗透到土壤中污染环境；对于不溶杂质而言，影响相对比较弱。
难溶性杂质含量较高，种类不一。
磷磷石膏中磷的含量比较多，是对磷石膏的物理特性影响最大的杂质，磷石膏中因为磷的存在严重制约了其合理化利用。
根据磷在磷石膏中的存在形式可以将杂质磷分为三种，分别为可溶磷、难溶磷和共晶磷。
磷石膏的预处理及其资源化途径
Ａ： ，Ｆ ＣＯ、 ｇ ， １ 、ｅＯ ａ Ｍ Ｏ 微量的重金属离子及放射性元 Ｏ
２１ 磷 的影响及去除 磷石膏中的磷以 Ｐ ０ 的形式表 ． ： 示， 包括可溶性磷、 共晶磷和难溶性磷。 可溶性磷 主要来源于残留在磷石膏 中的磷酸 ， 磷酸
电离后产生 Ｈ Ｐ Ｈ Ｐ 、 Ｐ 、Ｏ 四种形 态的 ］０ 、 ：Ｏ 一 Ｈ Ｏ Ｐ
ｇｐｕｌ ｅ ｉ ｕｓｄａｄｔ ｏｒｓ ｎ ｉ ｆｃｅｔ ｅ ｏ ｓ ｅｅｇ ｅ ｌ ｅｅｐｏｌ ｓ ｙｓｎ ｗ ｒ ｄｓ ｓｅ ｅｃｒ ｐ ｄｎ ｅ ｉ ｎ ｔ ｄ ｒ ｖｎｔ ｓ ｖ ｔ ｓ ｒｂ ｍ ． ｅ ｃ ｎ ｈ ｅｏ ｇ ｉ ｍ ｈ ｗ ｉ ｏ ｏ ｅｈ ｅ
素， 以及未分解的磷矿粉、 Ｆ 和游离酸等杂质 。 ＰＯ 、 一 经测定 ， 磷石膏晶体尺寸在 ４ ２０ Ｊ ０ 肌 之间， Ｄ～ 二
磷石膏预处理及防潮技术的研究
采 用 贵 州 息 烽 天 鼎 石 膏 粉 厂现 有 的 高效 节 能 回 转煅 烧 窑 石 膏 粉 生产 线 生 产 ， 该煅 烧 窑 集烘 干 、
煅 烧 、分 筛 于 一 体 ，通 过 窑 尾 的分 筛 装 置 除 去 杂
性 能 指标 达 到企 业 标 准 断 裂 荷 载 ２ ｏ Ｎ 以上 、软 ８０
年 ） ２ ０ 年 前 主 要 使 用 中化 重 庆涪 陵化 工 有 限公 ，０ ８ 司石 膏制 品厂 生产 的煅 烧 磷石 膏粉 作 原料 ， 品性 产 能 良好 ， 定 了企 业标 准 ， 得 省 市科 学 技 术 成 果 制 获
奖 和 省级 新 产 品新 技 术 奖 。为 了 实现 磷 石 膏 资源 化 利用 的本 土 化 ， 本研 究 对本 地 息烽 产磷 石 膏进行 煅 烧 预处 理 ， 得 的炒 制 （ 烧 ）磷石 膏主 要 质量 获 煅 性 能指 标 达 到企 业 标 准 半 水 石 膏 为主 的石 膏 成分
用 中 ， 监理 单位 现 场 抽 检 ， 遵 义众 惠工 程 检 测 经 经
化 系 数达 ０８ 表 观 密 度 ＜ ５ ０ｋ ／ 的要 求 。强度 ．、 ０ ｇｍ
２ｌ 年 笔６巍 ｏｏ
。低 恹 司 上 业 仪
。
物， 经气 固 分离 装 置 山输送 管输 入 布 袋 吸 尘 器 ， 经 改性 后 集 中装 入储 仓 ， 到 质 量优 良的 炒 制 磷 石 得 膏粉 。
遵 义汉 丰 Βιβλιοθήκη 饰 材 料有 限 责任 公 司 、 贵州 息烽 天 鼎石膏粉厂。
１１ 测试 地点 ．２ ． 遵义 汉 丰 装饰 材 料有 限责任 公 司技术 中心 、 贵 州 产 品质 量检 验检 测 院 （ 检 ） 抽 。
磷石膏综合利用的现状和研究进展
磷石膏综合利用的现状和研究进展磷石膏是湿法磷酸生产过程中排放的工业废渣。
其主要成分是二水硫酸钙，此外，还含有少量未分解的磷矿粉，未洗涤干净的磷酸、磷酸铁、磷酸铝和氟硅酸盐等杂质。
通常每生产1t磷酸约排放5t左右的磷石膏。
目前全世界磷石膏的年排放量非常可观，在150Mt以上。
我国磷石膏的年排放量也达到了20Mt。
这不仅占据了大量土地，而且还污染了环境。
磷石膏综合利用工艺研究，一直是国内外环保领域的重要课题。
长期来，人们都致力于研究磷石膏的有效利用。
1．作水泥缓凝剂水泥生产中需要大量的石膏作为延长凝固时间的缓凝剂。
目前我国水泥行业中所用的缓凝剂大部分为天然石膏，年耗量约20Mt/a。
磷石膏一般呈酸性，还含有水溶性五氧化二磷和氟，不能直接作水泥缓凝剂使用，需要经过预处理，去除杂质或改性。
磷石膏制水泥缓凝剂的工艺主要是洗涤去除杂质或经过改性处理。
预处理可采用水洗法，先将磷石膏加水调成含5%的固体浆料，再经真空过滤即可除去可溶性磷酸盐；也可采用中和法，用石灰（或消石灰）将可溶性磷酸盐转变为不溶性的磷酸钙，再进行干燥，焙烧碾磨后加水造粒，使之成为10-30mm粒度的产品。
杭州水泥厂、南京江南水泥厂、马鞍山水泥厂、上海水泥厂等企业都做过用磷石膏代替天然石膏作水泥缓凝剂的试验。
试验表明，用经过预处理的磷石膏代替天然石膏作水泥缓凝剂，不但不会降低水泥强度，而且使水泥的后期强度比天然石膏还高，且能降低生产水泥的成本。
据报道，1999年8月安徽省铜陵化学工业集团100t/a利用磷石膏生产水泥缓凝剂的工艺生产线建成投产，产品的初凝、终凝、抗折、抗压强度均达到了国家标准要求。
另外，陕西华县化工建材厂也建成了30t/a的水泥缓凝剂生产装置。
2.作石膏建筑材料磷石膏中的二水硫酸钙必须转变成半水磷酸钙才可用于作石膏建筑材料。
半水石膏有α和β2种。
前者称为高强石膏，后者称为熟石膏。
通常α-半水石膏结晶粗大、整齐、致密，有一定的结晶形状；β-半水石膏晶体细小，体积松大。
磷石膏预处理工艺研究
2. 5。 化学成分、杂质含量随颗粒分布见表 1、表 2, 颗粒级配见图 1。
原材料 SiO 2 A l2O 3 Fe2O 3
PG
3. 81 0. 62 1. 22
NG
4. 8
1. 73 1. 35
注: PG 为磷石膏; N G 为天然石膏。
表 1 磷石膏化学成分 (% )
CaO M gO
SO 3
石灰中和使有害态的可溶磷、氟转化为惰性的难溶盐, 从而消除可溶磷、氟对磷石膏胶结材的 不利影响, 使磷石膏胶结材凝结硬化趋于正常。 采用石灰中和预处理工艺, 在实验室和中试生产线 均制备出合格品建筑石膏。
实验揭示磷石膏胶结材性能对预处理的石灰掺量较敏感, 偏离适宜掺量范围使胶结材强度大 幅度降低。控制好石灰掺量是石灰中和预处理的关键。石灰掺量按以下方法确定: 由可溶 P2O 5、F含量, 计算出与之反应的等当量 CaO 量, 再按石灰有效钙含量计算出石灰掺量。 此时, 磷石膏浆体 pH 值应在 6～ 8 范围。
第 22 卷 第 5 2000 年 10 月
期
Jou rnal
重庆建筑大学学 of Chongqing J ianzhu
报
磷石膏的预处理工艺综述
据 统 计 ， 目前 国 内 每年 排 放 的磷 石 膏 大 约 在 ２５ ０ ０ 万 ｔ 以上 ． 云南 省每 年排 放 的磷 石 膏就 在 ５ ０万 ｔ 而 ０
以 上 。 近 年 来 我 国 在 磷 石 膏 的 开 发 利 用 方 面 已经 有
磷 石 膏 含 有 的 可 溶 性 ＰＯ 是 由磷 酸 引 入 的 ， ｚ 磷
产工 艺流 程有 关 。 中国环 境科 学研 究 院 固体所 对全
国 ｌ ７家 磷 肥 企 业 的 磷 石 膏 做 了 成 分 分 析 ，主 要 化 学 成 分 见 表 １１ ［ 】 。 １２ 磷 石 膏 的 杂 质 及 其 对 磷 石 膏 性 能 的 影 响 ．
１ ２ １ 可 溶 性 和 不 溶 性 的 Ｐ ０ ．．
饼 经 过 一 定 的 洗 涤 后 ，还 是 含 有 少 量 的 酸 液 。 这 种
膏 水 化 时 ，共 晶 Ｐ０ 中 的 ห้องสมุดไป่ตู้０ 被 释 放 出 ，降 低 Ｐ ２ ２ Ｈ
值 ，从 而 影 响 水 化 产 物 的 各 项 性 能 。
１２３ 可 溶 性 氟 的 影 响 ．．
在 湿 法 磷 酸 的 生 产 过 程 中会 产 生 ＨＦ，其 沸 点 在 ２ ｃ左 右 ， 所 以 在 生 产 过 程 中 ， 大 量 的 ＨＦ挥 发 Ｏｃ 掉 了 。但 还 是 有 一 部 分 残 留 在 磷 石 膏 中 ， 以 ｓＦ２、 ｉ６ 一
好 ，多 呈 平 行 四 边 形 和 长 柱 状 以 及 燕 尾 状 结 晶 。 磷
石 膏 属 于 矿 业 副 产 品 ，含 有 少 量 杂 质 呈 浅 灰 白 色 。 经 测 定 磷 石 膏 晶体 尺 寸 在 ４ ～ ０ ｍ 之 间 ，二 水 ０ ２０ 石 膏含 量非 常高 嘲 。磷 石 膏 能 溶 于 酸 、铵 盐 、 甘 油 ， 微 溶 于 水 ，不 溶 于 乙 醇 ， １ ５ 左 右 时 失 水 成 半 水 ７℃
磷石膏预处理工艺研究
磷石膏预处理工艺研究磷石膏是一种常见的工业废渣，主要由磷酸、硫酸和水合硫酸钙组成。
磷石膏不仅含有大量的钙元素，也含有少量的磷元素，因此在农田改良和磷肥生产中有广泛的应用。
然而，直接利用磷石膏存在一些问题，如其结构不稳定、水溶性差，容易产生二次污染等。
为了充分利用磷石膏资源并减缓其对环境的影响，磷石膏预处理工艺被提出并得到广泛研究。
磷石膏预处理工艺主要包括碱激发处理、烧结预处理和酸处理等。
碱激发处理是利用碱性物质激发磷石膏中的活性成分，提高其稳定性和水溶性。
目前常用的碱激发剂包括氢氧化钙、氢氧化钠等。
通过与磷石膏反应生成磷酸钙等稳定物质，从而提高磷石膏的水溶性和可利用性。
烧结预处理是将磷石膏在高温条件下进行烧结，使其生成一种致密的烧结磷石膏砖。
烧结磷石膏砖具有较高的强度和稳定性，可用作建筑材料或道路基层材料。
同时，通过烧结预处理，还可以减少磷石膏的容积，降低对环境的占用。
酸处理是将磷石膏与酸性物质反应，将其转化为可溶性的磷酸盐化合物。
酸处理可以分为浸泡法和酸解法两种。
浸泡法是将磷石膏浸泡在酸性溶液中，使其与酸反应成可溶性的磷酸盐。
酸解法是将磷石膏与酸进行滚动反应，产生磷酸盐和硫酸。
酸处理可以提高磷石膏的溶解度和可利用性，方便其在肥料生产中的应用。
除了以上三种预处理工艺，还有一些其他的研究方法，如磷石膏石墨化处理、磷石膏氧化焙烧处理等。
这些方法在提高磷石膏的稳定性、水溶性和可利用性方面具有潜力。
总之，磷石膏作为常见的工业废渣，其预处理工艺研究具有重要意义。
通过合理的预处理工艺，既能充分利用磷石膏资源，又能减缓其对环境的影响，为环保产业的发展做出贡献。
磷石膏激发预处理及其制备免烧建材的研究
第39卷第12期硅酸盐通扌艮Vol.39No.12 2020年12月BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY December,2020磷石膏激发预处理及其制备免烧建材的研究田佳瑜1,2,王海峰1,2,尤晓宇1,2,陈晓亮1,2,王家伟1,2(1.贵州大学材料与冶金学院，贵阳550025；2.贵州省冶金工程与过程节能重点实验室，贵阳550025)摘要:磷石膏胶凝活性差,阻碍了它在建材领域的大宗消纳。
本文通过研究碱激发预处理后磷石膏物相和微观结构,以及用其制备高掺量免烧建材的抗压强度、物相和微观结构,从而获得磷石膏制备高掺量、高抗压强度免烧建材的工艺参数。
结果表明：100g磷石膏，碱激发剂为100mL,在室温下预处理24h后，磷石膏主晶相CaSO4-2H O的晶粒变小，结晶度降低,通过观察微观结构发现硫酸钙颗粒变大,细小颗粒量大幅降低，从而提高了其胶凝活性。
当磷石膏掺入量为80%(质量分数)时,与未处理磷石膏相比，所制备的免烧建材保养7d、28d和浸水后的抗压强度均明显提高，分别为13.79MPa、18.22MPa和11.44MPa，其微观形貌显示硫酸钙颗粒间没明显边界，几乎融为一体，致密度极高，对材料强度的增加十分有利。
关键词:磷石膏；预处理；碱激发；抗压强度；免烧建材中图分类号:X781.3文献标识码：A文章编号：1001-1625(2020)12-3897_08Excitation Pretreatment of Phosphogypsum and Preparationof Non-Burning Building MaterialsTIAN Jiayu1，2,WANG Haifeng1，2,YOU Xiaoyu1，2,CHEN Xiaoliang1，2,WANG Jiawei1，2(1.College of Materials and Metallurgy,Guizhou L niversity,Guiyang550025,China；2.Guizhou Provincial Key Laboratory of Metallurgical Engineering and Energy Saving,Guiyang550025,China)Abstract：Phosphogypsum has poor cementitious activity，which hinders its large consumption in the field of building materials.By studying the phase and microstructure of phosphogypsum pretreated by alkali excitation，and the compressive strength，phase and microstructure of the non-burning building materials prepared with the high content phosphogypsum，the process parameters of preparing high content and high compressive strength non-burning building materials with phosphogypsum were obtained.The result shows that，when100g phosphogypsum is added with100mL activator，after 24h of excitation under room temperature,the main crystalline phase CaSO q・2H2O of phosphogypsum has smaller grains and lower crystallinity.Microstructure analysis shows that the size of calcium sulfate particles increases and the amount of fine particles decreases significantly after pretreatment.Thus,its gelation activity is improved.When the content of phosphogypsum is80%(mass fraction)，compared with the untreated phosphogypsum，the compressive strength of the prepared non-burning building materials after maintening for7d，28d and immersion in water are significantly improved，which are13.79MPa，18.22MPa and11.44MPa，respectively.Its micromorphology shows that there is no obvious boundary between the calcium sulfate particles，they are almost integrated with high density，which is very beneficial to the strength of the materials.Key words：phosphogypsum；pretreatment；alkali excitation；compressive strength；non-burning building material0引言随着磷化工行业的飞速发展，湿法磷酸工业排放的磷石膏已呈现逐年增加趋势，目前世界磷石膏排放量每年约为3亿t[1],由于其含有水溶性磷、水溶性氟、游离酸等有害物质，导致其资源利用率低，仅为10%左基金项目：国家自然科学基金(51764006,51864012)；贵州省科技计划项目(黔科合基础[2019]1411号)作者简介：田佳瑜(1996—)，女，硕士研究生。
磷石膏生产线工艺
磷石膏生产线工艺
磷石膏生产线工艺
磷石膏生产线工艺是一种有效的磷石膏生产方法，主要包括以下过程：
一、预处理
1、原料准备：首先将原料取出，原料包括硫酸，磷酸三钙，液氨，氯化钠等，经过化验，根据配方组成，分拣出使用的原料，其次，将它们分别粉碎粒度，满足生产要求。
2、细粉定型：将定型料混入液体细粉，混合均匀，保证料的稳定性，提高最终成品的粒度均匀性和抗冲击强度。
二、烘干
将混合物倒入气流烘干机中，由气流强烈的旋转运动带动混合物进入气流，加热干燥，得到烘干结果。
三、破碎
将干燥的物料进行破碎，使其粒度符合要求。
四、电沉淀
将物料放入电沉淀池，采用真空型电沉淀工艺，电沉淀后可以实现较细的磷石膏粒度。
五、烧结
将磷石膏进行烧结，烧结可以提高磷石膏的抗冲击性，抗制酸性物质，以及提高磷石膏的粉末定形状态和粒度。
六、冷冻
将烧结的磷石膏以冷冻的方式进行冷却，以使其形状稳定，粉末表面完整，耐候性好。
七、筛分
将磷石膏放入筛分机中，筛分出满足客户要求的不同尺寸的磷石膏。
八、包装
将不同尺寸的磷石膏放入密封包装中，包装后送往物流中心，即可出库发货。
磷石膏预处理工艺研究
磷石膏预处理工艺研究摘要：针对我国磷石膏的排放现状及其性能特点，介绍了国内外对磷石膏进行预处理的各种方法，系统研究了水洗、石灰中和、球磨、浮选、筛分以及煅烧等预处理工艺，经过对比分析，对磷石膏建材资源化的预处理提出了可参考性意见。
关键词：磷石膏；杂质；预处理Abstract：Some methods about phosphogypsum pretreatment in China and abroad are introduced. Keywords: phosphogypsum；impurity；pretreatment0 前言磷石膏是磷酸及磷肥类工业在生产过程中所产生的一种工业废渣，每生产1t磷酸排出磷石膏约5～6t，目前全世界的磷酸工业每年生产磷石膏约在1.3亿t以上，我国每年排放的磷石膏业大约在2000万t以上，大多数国家仍然将磷石膏排入河流、湖泊和海洋中,或堆积在陆地上,大约有28%的磷石膏被再加工利用。
磷石膏经排放或堆存、雨水淋溶后其中的氟和残磷等有害物质将随着雨水而浸出,对水体、土壤环境和大气环境造成不同程度的污染。
据统计,目前而云南省每年排放的磷石膏就在500万t以上。
近年来我国在磷石膏的开发利用方面已经有了一定的研究工作,但其利用率依然不高。
根据我国磷石膏的情况,大力开发利用工业副产品磷石膏,保护资源和环境,符合我国资源和环境可持续发展的方向。
磷矿用硫酸分解制取磷酸时,磷矿含有的Fe、Al、Mg等杂质化合物大部分分解,溶于磷酸溶液。
在诸多杂质中磷对磷石膏性能影响最大,主要表现为延长磷石膏的凝结时间和降低石膏制品的强度。
少量未分解的磷矿、氟化物、酸不溶物、炭化了的有机物质呈细小的质点与反应生成的硫酸钙一起沉淀析出。
磷酸溶液与硫酸钙的沉淀过滤分离后,滤饼经过一定的洗涤后,还是含有少量的酸液。
这种磷酸生产的含有少量未分解磷矿和游离酸的二水硫酸钙称为磷石膏[1]。
磷石膏的外表一般呈灰白色,如果P2O5和水分含量较高时颜色相对较深,粉状,质量轻,比重一般在1.4～1.8t/m3。
预处理工艺影响磷石膏水泥砂浆性能研究
预处理工艺影响磷石膏水泥砂浆性能研究摘要：磷石膏的预处理工艺包括酸浸法、中合法和水洗法，不同处理工艺都会对磷石膏的性能造成影响，尤其是流动性、凝结时间和抗压强度。
不同预处理工艺能够将石膏中杂质去除，然而由于预处理生成物与去除量之间存在差异性，因此导致砂浆性能差异性比较大。
此次研究主要是探讨分析预处理工艺影响磷石膏水泥砂浆性能，希望能够对相关人员起到参考性价值。
关键词：预处理工艺；磷石膏；水泥砂浆；性能在磷化工生产期间，会产生磷石膏等副产品，其成分包括二水硫酸钙，并且包含磷酸和五氧化二磷等杂质，有效处理磷石膏能够解决环境污染和资源浪费情况。
磷石膏水泥砂浆是按照标准比例，将砂石、水泥和粉煤灰混合制作的建筑材料。
磷石膏中所含有的氟化物和磷酸会影响砂浆性能，包括拌和耗水量以及强度等。
为了使磷石膏的杂质含量减少，加强砂浆性能，此次研究拟采用酸浸法、中合法和水洗法等处理工艺，且比较分析不同处理工艺对砂浆性能的影响。
1 试验分析1.1材料磷石膏，密度2.18g/cm³，成分如下：三氧化硫为39.35w/%；氧化钙为33.56w/%；二氧化硅为3.17w/%；五氧化二磷为0.78w/%；三氧化二铝为0.86/%；氧化镁为0.45w/%；氧化钾为0.15w/%；三氧化二铁为0.13w/%。
集料为河砂，水泥为硅酸盐水泥，聚羧酸减水剂，1级粉煤灰。
1.2预处理在对磷石膏进行预处理时，必须注重磷石膏再利用率，以此降低杂质对性能的影响。
磷石膏杂质为可溶氟、有机物和难溶性磷。
其中，可溶性氟和可溶性磷对磷石膏性能影响比较大。
使用标准筛（74µm）将磷石膏进行筛分处理。
水洗法处理工艺：将磷石膏置于水中进行冲洗，通过检测石膏pH值，判断净化效果。
水洗法能够将石膏中有机物、可溶性氟化与可溶性磷等杂质去除。
然而此种处理工艺需水量比较大，还需要对水洗废水进行处理，以免造成二次污染。
水洗工艺的温度设置在39摄氏度，按照1：3比例将磷石膏与水进行混合水洗，搅拌时间控制为10min，将预处理的石膏置于烘箱（60℃）内烘干。
磷石膏预处理方法
磷石膏预处理方法磷石膏是一种常见的工业废弃物，主要由磷酸盐生产过程中的废水和废气中的磷酸钙沉淀物组成。
磷石膏含有大量的磷酸盐和钙，如果不加以处理，会对环境造成严重的污染。
因此，磷石膏的预处理方法非常重要。
磷石膏的预处理方法主要包括物理处理和化学处理两种方法。
物理处理主要是通过筛分、沉淀、过滤等方法将磷石膏中的杂质和水分去除，以便后续的处理。
化学处理则是通过添加化学药剂，使磷石膏中的磷酸盐和钙离子发生化学反应，形成可回收的磷酸盐和钙化合物。
物理处理方法物理处理方法主要包括筛分、沉淀和过滤三种方法。
筛分是将磷石膏通过筛网进行分离，去除其中的大颗粒杂质。
筛分的目的是为了减少后续处理过程中的能耗和化学药剂的使用量。
筛分的筛网大小一般为0.5mm-2mm，可以根据实际情况进行调整。
沉淀是将磷石膏中的悬浮颗粒通过重力沉降的方法进行分离。
沉淀的方法有很多种，常用的有静态沉淀和动态沉淀两种。
静态沉淀是将磷石膏放置在静止的容器中，让其中的悬浮颗粒自然沉降。
动态沉淀则是通过搅拌或气浮等方法，加速悬浮颗粒的沉降速度。
沉淀的时间和方法可以根据实际情况进行调整。
过滤是将磷石膏中的悬浮颗粒通过过滤器进行分离。
过滤器的选择和过滤介质的选择都非常重要。
常用的过滤器有压力过滤器和真空过滤器两种。
过滤介质可以选择砂子、滤纸、滤布等材料。
过滤的速度和效果可以根据实际情况进行调整。
化学处理方法化学处理方法主要是通过添加化学药剂，使磷石膏中的磷酸盐和钙离子发生化学反应，形成可回收的磷酸盐和钙化合物。
常用的化学药剂有硫酸、氢氧化钠、氯化钙等。
硫酸法是将磷石膏与硫酸反应，生成磷酸和硫酸钙。
反应方程式为：Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 → 2H3PO4 + 3CaSO4氢氧化钠法是将磷石膏与氢氧化钠反应，生成磷酸钠和氢氧化钙。
反应方程式为：Ca3(PO4)2 + 6NaOH → 2Na3PO4 + 3Ca(OH)2氯化钙法是将磷石膏与氯化钙反应，生成磷酸钙和氯化钠。
磷石膏建材原料的预处理研究
磷石膏建材原料的预处理研究发布时间：2022-10-24T02:31:35.957Z 来源：《工程管理前沿》2022年6月第12期作者：刘次啟张强[导读] 本文主要围绕着磷石膏的预处理方法展开分析讨论，这具有极强的现实意义。
刘次啟张强贵州省建材产品质量检验检测院 550014摘要：能源的利用效率受到诸多因素的影响。
在实践中不难发现，磷石膏中的杂质会极大地损害磷石膏的利用价值。
因此，相关工作人员应当做好磷石膏建材原料的预处理工作，提升磷石膏的利用效率。
本文主要围绕着磷石膏的预处理方法展开分析讨论，这具有极强的现实意义。
关键词：磷石膏；建材原料；预处理技术；杂质一、引言二水硫酸钙作为磷石膏的主要构成要素，其产自生产湿法磷酸。
究其本质，为一种固体生产原料。
因磷石膏中含有大量的有害杂质，如果相关工作人员将其随意乱放，不仅会污染、损伤土地，还会使得公司的管理成本增加。
因此，近年来大量的建材公司致力于解决磷石膏的预处理问题，从而使得磷石膏这一建筑原料的利用效率得以提升。
现阶段，磷石膏的应用范围较为广泛，石膏砌块、石膏砖等建筑材料均为其典型代表。
二、磷石膏的预处理方法2.1磷石膏中有害成分分析磷石膏中的杂质主要包含以下四种：一、磷类物质。
在实际的建筑过程中，其能够使得磷石膏的凝固时间延长并使得建筑物的硬化强度降低，从而降低建筑物的建设效率；二、氟类物质。
该类杂质的存在将使得磷石膏晶体的粗化程度提高，进而使得分子之间的作用力降低，从而降低建筑物的结构紧密程度；三、有机物类。
该类杂质主要存在于相关工作人员添加的有机添加剂中，其会使得磷石膏晶体之间的结合程度降低，从而使得建筑物的结构日趋松散；四、其他杂质，主要包含石英、铁等物质。
该类杂质的存在极易使得干燥后的石膏体表面发霉。
此外，杂质中所含的放射性因素会对环境造成极大的损害。
2.2磷石膏的预处理方法有关技术人员采取何种方式完成磷石膏的预处理工作在一定程度上决定了磷石膏利用效能的多少。
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1 原材料与实验方法
1. 1 原材料 磷石膏为重庆巴南前进化工厂磷酸生产线现场所取, 灰白色, 比表面积 2 750 cm 2 g, pH 值
关 键 词: 磷石膏; 预处理; 杂质; 颗粒结构; 资源化 中图分类号: TQ 177. 3+ 75 文献标识码: A
随着我国磷肥行业的高速发展, 磷石膏排放量迅猛增加, 其年排放量已超过 1000 万 t。磷石膏 资源化对于环境保护、节约资源和磷肥行业的可持续发展具有重大的现实意义。
国内磷石膏品质一般波动较大, 采用石灰中和预处理工艺时, 必须对磷石膏进行预均化处理。 石灰中和工艺简单、投资少, 效果显著, 是非水洗预处理磷石膏的首选工艺, 特别适用于品质较稳 定、有机物含量较低的磷石膏。 3. 3 浮选
浮选可除去磷石膏中有机物, 使其胶结材标准稠度有所降低, 避免有机物对硬化体二水石膏晶 体的削弱作用, 增加胶结材强度。 但仅采用浮选预处理并不能制备合格的建筑石膏, 应与石灰中和 等预处理工艺结合。当磷石膏中有机物含量较高, 而又采用非水洗预处理工艺时, 可进行浮选处理。 3. 4 筛分
磷、氟、有机物等杂质并不是均匀分布在磷石膏中, 不同粒度磷石膏的杂质含量存在显著差异。 可溶磷、总磷、氟和有机物含量随磷石膏颗粒度增加而增加。 如小于 80Λm 磷石膏中可溶磷含量仅 0. 1% , 80～ 160Λm 中可溶磷含量为 0. 56% , 而大于 300Λm 的可溶磷高达 1. 54%。磷石膏中杂质的 这种分布使筛分提纯磷石膏成为可能。去掉 200Λm 以上磷石膏的筛分处理, 可溶磷、氟与有机物均 显著降低, 磷石膏性能得以改善。 筛分工艺取决于磷石膏的杂质分布与颗粒级配, 只有当杂质分布 严重不均, 筛分可大幅度降低杂质含量时, 该工艺才是好的选择。 3. 5 煅烧
4 结论
1) 就消除有害杂质影响而言, 水洗是最有效的方式。 但水洗工艺存在一次性投资大、能耗高、 污水排放的二次污染等问题。 只有当磷石膏年利用量达 10～ 15 万 t 时, 该工艺才具备竞争力。
3 分析讨论
3. 1 水洗预处理 水洗可除去水溶性杂质和有机物。水洗至中性的磷石膏, 其可溶磷、氟与有机物含量为零, 故水
洗工艺可消除共晶磷外的其它有害杂质的影响。 控制好煅烧条件可制备性能良好的建筑石膏。 在
第 5 期 彭家惠等: 磷石膏预处理工艺研究 77
磷石膏建材资源化是实现其有效利用的最主要途径[1～ 4]。但是, 磷石膏与天然石膏在组成和结 构方面的差异, 使其不能代替天然石膏直接用于生产石膏建材[5、6]。 为此, 必须对磷石膏进行预处 理, 消除有害杂质的影响和改善其颗粒结构。磷石膏预处理一般采用水洗[7]、石灰中和[8]等工艺。磷 石膏颗粒形貌与级配是影响磷石膏胶结材性能的另一方面。根据我们对磷石膏颗粒结构的研究, 磷 石膏中二水石膏晶体粗大、整齐均匀, 多呈六面板状, 其颗粒分布高度集中。磷石膏这种颗粒特征使 其胶结材流动性差, 需水量高, 硬化体结构疏松, 强度较低。改善磷石膏颗粒形貌与级配是磷石膏预 处理的重要内容。
有机物
> 300 1. 54 0. 12 3. 20 0. 86 0. 34
300～ 200 0. 92 0. 20 2. 41 0. 69 0. 26
粒度 (Λm ) 200～ 160
0. 83 0. 25 2. 12 0. 61 0. 13
160～ 80 0. 56 0. 32 1. 67 0. 39 0. 09
800℃煅烧磷石膏中共晶磷转化为惰性的焦磷酸盐, 有机物蒸发。 经石灰中和、800℃煅烧制备 的 型无水石膏, 其性能与同品位天然石膏制备的无水石膏相当。 型无水石膏胶结材强度与耐水 性均优于建筑石膏, 是磷石膏有效利用方式之一。 由于一般的预处理不能消除共晶磷影响, 共晶磷 含量较高的磷石膏特别适于该工艺制备 型无水石膏胶结材。 3. 6 球磨
彭家惠1, 张家新1, 万体智2, 汤 玲2, 陈明凤1
(1. 重庆建筑大学 材料科学与工程系, 重庆 400045; 2. 重庆建筑大学测试分析中心, 重庆 400045)
摘要: 经济、有效的预处理是磷石膏建材资源化的关键。系统研究了水洗、石灰中和、球磨、
浮选、筛分以及煅烧等预处理工艺, 分析了不同预处理工艺的效果、存在的问题及其可行 性。 提出了磷石膏建材资源化的预处理原则。 磷石膏年利用量超过 10 万吨, 推荐采用水 洗工艺, 否则拟采用石灰中和球磨工艺。
0. 01
筛分 0. 49 0. 37 1. 06 0. 37 0. 08
中和煅烧 0
0. 03 0. 89
0 0
7 6 重 庆 建 筑 大 学 学 报 第 22 卷
编号
PG0 PG1 PG2 PG3 PG4 PG5 PG6 PG7 PG8
预处理方式
7 8 重 庆 建 筑 大 学 学 报 第 22 卷
比从 0. 85 降至 0. 66, 硬化体孔隙率高、结构疏松的缺陷得以根本解决。 球磨后磷石膏的比表面积 为 3 500～ 4 000cm 2 g, 进一步增加比表面积的改性效果不明显。
球磨不能消除杂质的有害影响。 因此, 球磨应与石灰中和、水洗等预处理结合。 实验室与中试 生产线采用石灰中和后再球磨预处理工艺制备出优等品建筑石膏。
磷石膏颗粒级配、形貌与天然石膏存在明显差异。磷石膏粒径呈正态分布, 颗粒分布高度集中, 80～ 200Λm 颗粒达 60%。 磷石膏中二水石膏晶体粗大、均匀, 其生长较天然二水石膏晶体规整, 多 呈板状, 长宽比为 2∶1～ 3∶1。 磷石膏这一颗粒特征是磷酸生产过程中, 为便于磷酸过滤、洗涤而 刻意形成的。 这种颗粒结构使其胶结材流动性很差, 水膏比高, 硬化体物理力学性能变坏。
水洗 石灰中和 球磨 浮选 筛分 中和+ 球磨 浮选+ 中和 中和煅烧
表 4 预处理对磷石膏胶结材性能的影响
标准稠度 (% )
凝结时间 (m in)
初凝
终凝
孔隙率 (% )
85
15
27
48
80
8
13
45
82
11
19
47
66
13
25
38
81
14
25
45
85
14
24
48
65
7
12
36
80
9
13
46
35
151
211
-
强度 (M Pa)
抗折
抗压
1. 0
1. 7
2. 6
4. 3
1. 9
3. 7
1. 5
2. 2
1. 5
2. 1
1. 3
1. 9
2. 9
5. 1
2. 2
4. 0
5. 2
20. 5
a. 磷石膏 b. 球磨磷石膏
c. PG0 硬化体 d. PG6 硬化体 图 2 磷石膏及其胶结材硬化体显微结构
H 3O + 可溶 P2O 5 总 P2O 5 可溶 F-
31. 6 0. 20 45. 9 16. 3 0. 86 1. 75 0. 50
31. 2 1. 30 41. 1 16. 8
-
-
-
有机物 0. 12 -
1. 2 实验方法 1. 2. 1 水洗
Ξ 收稿日期: 2000- 03- 21 基金项目: 国家自然科学基金资助项目 (磷石膏中杂质影响机理及其资源化研究 59708014) 作者简介: 彭家惠 (1962- ) , 男, 重庆市人, 教授, 主要从事石膏建材和工业废渣资源化研究。
将石灰中和磷石膏于 800 ℃煅烧 2 h。
1. 2. 7 磷石膏煅烧制度与性能测定
将磷石膏置于电热烘箱中, 料厚 2 cm , 升温速率 2～ 3 ℃ m in, 煅烧温度 150 ℃, 恒温时间 2 h。
磷石膏胶结材标准稠度、凝结时间、强度测定按照 GB 9776- 88 进行。
2 实验结果
磷石膏预处理后, 其杂质含量见表 3, 预处理对煅烧磷石膏性能的影响见表 4。磷石膏与胶结材 硬化体显微结构见图 2。
第 5 期 彭家惠等: 磷石膏预处理工艺研究 75
按 3 倍水量将自来水加入磷石膏中, 搅拌, 静置, 弃掉水液。 洗涤 3～ 4 次至洗涤液呈中性。
表 2 不同粒度磷石膏的杂质含量 (% )
杂质种类
可溶 P2O 5 共晶 P2O 5 总 P2O 5 可溶 F-
改善磷石膏颗粒结构与性能是预处理的重要内容。上述预处理是以消除杂质影响为目标, 对磷 石膏颗粒结构不产生影响。
球磨是改善磷石膏颗粒结构的有效手段。试验结果表明, 球磨使磷石膏中二水石膏晶体规则的 板状形貌和均匀的尺度遭到破坏, 其颗粒形貌呈现柱状、板状、糖粒状等多样化。一般胶结材比表面 积增加, 其需水量相应增加。 但对于磷石膏, 球磨增大比表面积后, 其需水量大幅降低。 显然, 这是 球磨改善颗粒形貌与级配的结果, 这种改善大大增加了磷石膏胶结材的流动性, 使其标准稠度水膏
< 80 0. 10 0. 46 0. 93 0. 12 0. 05
1. 2. 2 石灰中和
将石灰加入游离水含量约 15% 的磷石
膏 中, 拌匀, 陈化 24 h。 石灰掺量以可溶
P2O 5、F - 等当量 CaO 计。
1. 2. 3 粉磨
将磷石膏干燥至游离水小于 1% , 入球
磨 机, 控 制 其 比 表 面 积 为 3 500～ 4 000
石灰中和使有害态的可溶磷、氟转化为惰性的难溶盐, 从而消除可溶磷、氟对磷石膏胶结材的 不利影响, 使磷石膏胶结材凝结硬化趋于正常。 采用石灰中和预处理工艺, 在实验室和中试生产线 均制备出合格品建筑石膏。