磷石膏与磷矿浮选尾矿协同稳定固化方法技术

本发明专利技术公开了一种磷石膏与磷矿浮选尾矿协同稳定固化方法，其特征在于：将磷石膏和磷矿浮选尾矿混合，调初始pH8‑10堆放固化。当磷石膏与磷矿浮选尾矿质量比为1:1，初始pH值8.0，稳定固化30天，浸出液中F

Synergistic Stabilization of Phosphogypsum and Phosphate Flotation Tailings

【技术实现步骤摘要】
磷石膏与磷矿浮选尾矿协同稳定固化方法
本专利技术涉及一种磷石膏与磷矿浮选尾矿协同稳定固化方法，属于固废固化领域。
技术介绍
目前，固体废物的无害化处理、再利用和残留处置影响着生态环境的健康发展。磷肥工业生产大量的副产品，即磷石膏(简称PG)，它是磷矿与硫酸反应制备磷酸过程产生的工业废渣(含水量为20％-30％)。据估计，大约每1吨磷酸产生5吨磷石膏。磷酸生产的化学方程式如下:Ca5F(PO4)3+5H2SO4+10H2O→3H3PO4+5CaSO4·2H2O+HF磷石膏在世界范围内生产，据估计，全球每年将生产2亿多吨，其中6000多万吨在中国生产。磷石膏主要由CaSO4·2H2O和SiO2组成，同时含有较高的一些杂质，如H3PO4、Ca(H2PO4)·2H2O、CaHPO4·2H2O、Ca3(PO4)2，氟化物(NaF、Na2SiF6、Na3AlF6、Na3FeF6和CaF2)、微量金属、有机物以及放射性元素。如今，世界上只有15％的磷石膏产品作为建筑材料、农业肥料或土壤改良利用。事实上，85％的磷石膏未进行处理，磷石膏的pH值在2～4之间，其中含有可溶性金属离子，如Ca2+、Mg2+、PO43-、F-、Zn2+、Fe2+、Pb2+、Al3+、Cu2+、Cr6+、As2+。磷石膏直接排放将会造成严重的环境污染。磷矿浮选过程中将会排放大量的磷矿浮选尾矿(POFT，含水量为20％-30％)。磷矿浮选尾矿主要由白云石(CaMg(CO3)2)、(Ca5(PO4)3F)、CaSO4·2H2O以及SiO2组成，同时还含有其他杂质。在磷矿浮选尾矿中，P2O5质量分数小于10％，MgO质量分数大于15％。世界上只有7％的磷矿浮选尾矿循环利用，如用作建筑材料、农业肥料、陶粒、硫酸铁。93％的磷矿浮选尾矿大多直接处置在尾矿库中，没有进行任何处理直接堆放渣场，占用大量土地，造成严重的生态污染。实际上，磷、镁和钙是磷矿浮选尾矿中可重复利用的资源，合理开发利用磷矿浮选尾矿不仅可以减少环境污染，而且有利于磷肥工业的可持续清洁生产。被PO43-和F-污染的水对人体健康和环境有害。过多的PO43-会导致水体富营养化，水质恶化。摄入过量的F-会抑制机体酶促过程，扰乱正常的钙磷代谢。目前，处理污水中PO43-和F－的主要方法有人工湿地、化学沉淀法、吸附法和电絮凝法。生石灰常用来处理磷石膏，但费用昂贵，且处理后pH值较高。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种磷石膏与磷矿浮选尾矿协同稳定固化方法，有效利用两种固废不同的性质达到协同固化的效果，减少对环境污染。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种磷石膏与磷矿浮选尾矿协同稳定固化方法，其特征在于：将磷石膏和磷矿浮选尾矿混合，调初始pH8-10堆放固化。上述方案中：采用氢氧化钠调节初始pH。氢氧化钠碱性强、价格便宜，处理成本低。上述方案中，优选初始pH为8。减少氢氧化钠的消耗量。上述方案中：所述磷石膏与磷矿浮选尾矿的质量比为1:1-1:3。优选：所述磷石膏与磷矿浮选尾矿的质量比为1:1。有利于磷矿浮选尾矿对磷石膏的处理量。上述方案中：稳定固化时间大于等于30天。上述方案中：固化反应的温度为10-50℃。优选：固化反应的温度为室温。不需要对固化反应进行加热或降温，增加成本。上述方案中：在磷石膏与磷矿浮选尾矿的混合物中加水，调节液固比为1:0.5-1:1.1。优选：液固比为1:0.5。有益效果：本专利技术将磷石膏和磷矿浮选尾矿两种固废协同固化，操作简单，固化效果好，成本低，减轻环保压力。附图说明图1是磷石膏与磷矿浮选尾矿质量比对PO43-和F-稳定固化的影响(2d)。图2是磷石膏与磷矿浮选尾矿质量比1:1时，随着时间的变化对PO43-和F-稳定固化的影响。图3是磷石膏与磷矿浮选尾矿质量比对PO43-和F-稳定固化的影响(5d)。图4是磷石膏与磷矿浮选尾矿质量比对PO43-和F-稳定固化的影响(10d)。图5是磷石膏与磷矿浮选尾矿质量比对PO43-和F-稳定固化的影响(30d)。图6是磷石膏与磷矿浮选尾矿质量比对PO43-和F-稳定固化的影响(90d)。图7是初始pH对PO43-和F-稳定固化的影响(2d)。图8是初始pH对PO43-和F-稳定固化的影响(5d)。图9为初始pH对PO43-和F-稳定固化的影响(10d)。图10为初始pH对PO43-和F-稳定固化的影响(30d)。图11为初始pH对PO43-和F-稳定固化的影响(90d)。图12为温度对PO43-和F-稳定固化的影响(2d)。图13为温度对PO43-和F-稳定固化的影响(5d)。图14为温度对PO43-和F-稳定固化的影响(10d)。图15为初始固液比对PO43-和F-稳定固化的影响(2d)。图16为初始固液比对PO43-和F-稳定固化的影响(5d)。图17为初始固液比对PO43-和F-稳定固化的影响(10d)。图18为初始固液比对PO43-和F-稳定固化的影响(30d)。图19为初始固液比对PO43-和F-稳定固化的影响(90d)。具体实施方式下面通过实施例，对本专利技术作进一步说明：实施例11、磷石膏与磷矿浮选尾矿质量比对PO43-和F-稳定固化的影响在室温下，将磷石膏和磷矿浮选尾矿分别按照质量比3:1、2:1、1:1、1:2、1:3的比例混合均匀后室温堆放固化。当磷石膏与磷矿浮选尾矿质量比从3:1下降到1:3，稳定固化体系pH值由3.4增加到4.1，PO43-、F－浓度降低。如图1-6所示：当磷石膏与磷矿浮选尾矿稳定固化2天，质量比从3:1降至1:3，浸出液中PO43-的浓度由170.4mg/L降至74.0mg/L，F－由34.7mg/L降至11.82mg/L。当磷石膏与磷矿浮选尾矿的质量比为1:1时，浸出液中F－和PO43-的浓度分别为26.2mg/L和134.0mg/L。考虑磷矿浮选尾矿对磷石膏的处理量，将磷石膏与磷矿浮选尾矿在1:1时的质量比确定为最佳条件。如图2所示，当磷石膏与磷矿浮选尾矿质量比1:1时，稳定固化的时间从2增加到90天，稳固体系pH值从3.6增加到4.6，浸出液中PO43-的浓度从134.0mg/L减少到79.3mg/L，F-浓度从26.2mg/L减少到3.2mg/L。稳定固化体系pH升高，PO43-和F－与Mg2+、Ca2+和Zn2+反应生成不溶于水的沉淀。我们可以看出，稳固时间从30天到90天，浸出液中PO43-和F－的浓度变化不大，稳固体系pH变化不大，因此，将稳固时间定为30天。2、初始pH对稳定固化反应的影响在室温下，将磷石膏与磷矿浮选尾矿按照质量比1:1的比例混合均匀，然后调节稳固体系的初始pH分别为2、4、6、8、10。分别稳定固化，当需要调节为碱性时，采用氢氧化钠调节。调节酸性采用一般得到盐酸、硫酸等调节。如图7-11所示，固化2天后，浸出液中PO43-和F－浓度随着pH值的增加而降低。这是由于磷矿浮选尾矿中的白云石CaMg(CO3)2、CaZn(CO3)2、Ca5(PO4)3F、Ca5(PO4)F和Ca5(PO4)2被H+破坏，释放出Mg2+、Ca2+等金属离子，pH升高促进了F-、PO43-与Mg2+、Mn2+、Ca2+等金属离子的沉淀反应。当初始pH为8，稳定固本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磷石膏与磷矿浮选尾矿协同稳定固化方法，其特征在于：将磷石膏和磷矿浮选尾矿混合，调初始pH8‑10堆放固化。

【技术特征摘要】
1.一种磷石膏与磷矿浮选尾矿协同稳定固化方法，其特征在于：将磷石膏和磷矿浮选尾矿混合，调初始pH8-10堆放固化。2.根据权利要求1所述磷石膏与磷矿浮选尾矿协同稳定固化方法，其特征在于：采用氢氧化钠调节初始pH。3.根据权利要求2所述磷石膏与磷矿浮选尾矿协同稳定固化方法，其特征在于：初始pH为8。4.根据权利要求1-3任一项所述磷石膏与磷矿浮选尾矿协同稳定固化方法，其特征在于：所述磷石膏与磷矿浮选尾矿的质量比为1:1-1:3。5.根据权利要求4所述磷石膏与磷矿浮选尾矿协同稳定固化方法，其特征在于：所述磷石膏与磷矿浮选尾矿的质量比为1:...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兵，
申请(专利权)人：长江师范学院，
类型：发明
国别省市：重庆,50