一种高氟磷石膏除氟处理充填系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种高氟磷石膏除氟处理充填系统及方法，通过第一皮带输送机、洗砂脱水一体机、清水泵和缓冲池的磷石膏水洗预处理系统，实现高氟磷石膏的初步脱氟，及脱氟磷石膏与废水的分离；以高位水仓、PAC储存仓和计量泵为主体的废水除氟系统，既解决了磷石膏水洗预处理后含氟废水的排放问题，又通过添加PAC实现废水中氟离子的吸附分离，从而达到废水上清液循环利用的环保目标；以水泥仓、螺旋称重机、螺旋输送机、第二皮带输送机、强力搅拌桶和充填工业泵为核心设备的磷石膏胶结充填系统，在回收解决大宗工业固废磷石膏的基础上，通过胶凝材料的固化作用及上清液中残留PAC的吸附作用，共同降低磷石膏充填体中氟元素在井下的浸出风险。出风险。出风险。

【技术实现步骤摘要】
一种高氟磷石膏除氟处理充填系统及方法


[0001]本专利技术涉及磷石膏充填
，具体涉及一种高氟磷石膏除氟处理充填系统及方法。

技术介绍

[0002]磷石膏作为湿法生产磷酸过程中排放的大宗副产物，一直以来因其富含大量氟元素的高污染性而难以大规模有效利用。据统计，磷石膏每年的全球产出达1
×
106～2.8
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106万吨，但综合利用量仅为15％左右，绝大部分磷石膏未做任何处理直接露天堆存于地表，既占用宝贵的土地资源也给氟元素经雨水淋滤作用进入环境提供有效路径。在矿山充填领域，利用磷石膏作为充填骨料，与一定比例的胶凝材料(普通硅酸盐水泥)混合后，添加清水形成均质充填料浆，通过自流或泵送输送至井下采空区为磷石膏的无废害化处理提供了新的思路。与此同时，磷石膏充填体满足一定强度要求是矿山充填的客观前提，削弱磷石膏充填体内氟元素的释放进而降低地下水污染风险则是当前磷石膏充填的瓶颈所在。
[0003]公开号为CN109485367A的中国专利技术专利公开了一种磷石膏充填体的制备方法与应用，其利用微生物菌液制备磷石膏充填体从而达到提高强度、减少水泥用量及有害元素析出的效果。开号为CN109704712A的中国专利技术专利则公开了一种利用改性石英砂降低磷石膏充填过程磷污染的方法，其利用改性石英砂作为充填骨料掺入磷石膏充填体中，从而降低磷元素的析出。虽然有大量针对提高磷石膏充填体强度及控制有害元素析出方面的专利及研究，但在磷石膏充填领域尚未有完整的高氟磷石膏除氟处理充填系统，以及提高磷石膏充填体强度，降低氟元素浸出风险的先例。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种高氟磷石膏除氟处理充填系统及方法，通过水洗预处理及PAC的吸附作用，在去除磷石膏中氟元素的同时，实现水资源的循环利用，协同解决磷石膏的无害化处理及井下采空区治理难题。
[0005]该高氟磷石膏除氟处理充填系统包括磷石膏水洗预处理系统、废水除氟系统及磷石膏胶结充填系统，其中，
[0006]磷石膏水洗预处理系统包括第一皮带输送机、洗砂脱水一体机、清水泵和缓冲池，来自磷石膏堆场的磷石膏通过第一皮带输送机传送至洗砂脱水一体机进行水洗预处理，水洗后的磷石膏进入缓冲池备用，水洗后的废水通过清水泵进入废水除氟系统；
[0007]废水除氟系统包括高位水仓、PAC储存仓和计量泵，废水通过清水泵进入高位水仓，PAC通过计量泵从PAC储存仓进入高位水仓；
[0008]磷石膏胶结充填系统包括水泥仓、螺旋称重机、螺旋输送机、第二皮带输送机、强力搅拌桶和充填工业泵；第二皮带输送机设置于缓冲池和强力搅拌桶之间，用于输送水洗后的磷石膏；强力搅拌桶通过管道分别与螺旋输送机出口、第二皮带输送机出口、高位水仓出口及充填工业泵入口相连；水泥仓与螺旋称重机入口相连，螺旋称重机出口与螺旋输送
机入口相连。
[0009]该高氟磷石膏除氟处理充填方法，包括以下步骤：
[0010](1)将磷石膏堆场堆存的高氟磷石膏通过第一皮带输送机输送至洗砂脱水一体机，同时向洗砂脱水一体机通入清水对高氟磷石膏进行水洗预处理，水洗多次至废水pH不小于6后，进行甩干脱水，并将具有一定含水率的干燥磷石膏及含氟废水分离；
[0011](2)将步骤(1)中所述干燥磷石膏直接排往缓冲池储存；
[0012](3)将步骤(1)中所述含氟废水通过清水泵输送至高位水仓，同时通过计量泵将PAC粉末从PAC储存仓中输送至高位水仓中，对废水进行除氟处理；
[0013](4)在充填作业时，根据充填配比参数及井下充填强度要求，利用第二皮带输送机将缓冲池储存的干燥磷石膏输送至强力搅拌桶，利用高差将步骤(3)中除氟后的废水上清液自流至强力搅拌桶，将水泥仓中的42.5标号的普通硅酸盐水泥通过螺旋称重机称重计量后，利用螺旋输送机输送至强力搅拌桶；
[0014](5)在强力搅拌桶中完成均质磷石膏充填料浆的搅拌，然后通过充填工业泵将均质磷石膏充填料浆泵送至井下充填区域。
[0015]优选地，步骤(1)中，所述的高氟磷石膏的干重与清水的质量比为1:12～16。
[0016]优选地，步骤(1)中，所述的高氟磷石膏水洗时间不少于10min。
[0017]优选地，步骤(1)中，所述的洗砂脱水一体机水洗时转速不低于15r/min。
[0018]优选地，步骤(3)中，所述的PAC粉末与含氟废水的质量比为6～10:10000。
[0019]优选地，步骤(4)中，所述的42.5标号的普通硅酸盐水泥与干燥磷石膏干重的质量比为1:4～10。
[0020]优选地，步骤(5)中，所述的均质磷石膏充填料浆的质量浓度为64～68％。
[0021]本专利技术的技术构思如下：
[0022]磷石膏的预处理方法主要分为水洗、自然陈化、碱中和等。其中，水洗法因工艺简单、成本低廉及能有效去除有害元素方面的优势，成为磷石膏的主流预处理方式。聚合氯化铝(PAC)作为一种水溶性无机高分子聚铝化合物，常常用以吸附尾水或废水中悬浮物。因此借助PAC的吸附性，即可以对水洗后的废水进行除氟处理，也可以在进入充填系统后，进一步对磷石膏中残留氟元素进行吸附。同时，根据相关研究结果显示，一定掺量的PAC能打破有机溶质对水泥颗粒的包裹，进而加快水泥水化反应速度，提高充填体强度。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果为：
[0024]一、通过第一皮带输送机、洗砂脱水一体机、清水泵和缓冲池的磷石膏水洗预处理系统，实现高氟磷石膏的初步脱氟，及脱氟磷石膏与废水的分离，并将废水的pH控制在不小于6；
[0025]二、以高位水仓、PAC储存仓和计量泵为主体的废水除氟系统，既解决了磷石膏水洗预处理后含氟废水的排放问题，又通过添加PAC实现废水中氟离子的吸附分离，从而达到废水上清液循环利用的环保目标；
[0026]三、以水泥仓、螺旋称重机、螺旋输送机、第二皮带输送机、强力搅拌桶和充填工业泵为核心设备的磷石膏胶结充填系统，在回收解决大宗工业固废磷石膏的基础上，通过胶凝材料的固化作用及上清液中残留PAC的吸附作用，共同助力降低磷石膏充填体中氟元素在井下的浸出风险。
[0027]该系统工艺简单、设备投资低，能够同时实现高氟磷石膏无害化处置、废水循环利用及采空区充填治理等目的。
附图说明
[0028]图1为本专利技术的高氟磷石膏除氟处理充填系统的示意图。
具体实施方式
[0029]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步阐述。
[0030]请参照图1，本专利技术提出的一种高氟磷石膏除氟处理充填系统包括磷石膏水洗预处理系统、废水除氟系统及磷石膏胶结充填系统，其中，
[0031]磷石膏水洗预处理系统包括第一皮带输送机、洗砂脱水一体机、清水泵和缓冲池，来自磷石膏堆场的磷石膏通过第一皮带输送机传送至洗砂脱水一体机进行水洗预处理，水洗后的磷石膏进入缓冲池备用，水洗后的废水通过清水泵进入废水除氟系统；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高氟磷石膏除氟处理充填系统，其特征在于，包括磷石膏水洗预处理系统、废水除氟系统及磷石膏胶结充填系统，其中，磷石膏水洗预处理系统包括第一皮带输送机、洗砂脱水一体机、清水泵和缓冲池，来自磷石膏堆场的磷石膏通过第一皮带输送机传送至洗砂脱水一体机进行水洗预处理，水洗后的磷石膏进入缓冲池备用，水洗后的废水通过清水泵进入废水除氟系统；废水除氟系统包括高位水仓、PAC储存仓和计量泵，废水通过清水泵进入高位水仓，PAC通过计量泵从PAC储存仓进入高位水仓；磷石膏胶结充填系统包括水泥仓、螺旋称重机、螺旋输送机、第二皮带输送机、强力搅拌桶和充填工业泵；第二皮带输送机设置于缓冲池和强力搅拌桶之间，用于输送水洗后的磷石膏；强力搅拌桶通过管道分别与螺旋输送机出口、第二皮带输送机出口、高位水仓出口及充填工业泵入口相连；水泥仓与螺旋称重机入口相连，螺旋称重机出口与螺旋输送机入口相连。2.一种高氟磷石膏除氟处理充填方法，其特征在于，所述方法使用如权利要求1所述系统，所述方法包括以下步骤：(1)将磷石膏堆场堆存的高氟磷石膏通过第一皮带输送机输送至洗砂脱水一体机，同时向洗砂脱水一体机通入清水对高氟磷石膏进行水洗预处理，水洗多次至废水pH不小于6后，进行甩干脱水，并将具有一定含水率的干燥磷石膏及含氟废水分离；(2)将步骤(1)中所述干燥磷石膏直接排往缓冲池储存；(3)将步骤(1)中所述含氟废水通过清水泵输送至高位水仓，同时通过计量泵将PAC粉末从PAC储存...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈秋松，王运敏，王道林，冯岩，代碧波，张钦礼，袁宇航，陶云波，齐冲冲，朱黎明，
申请(专利权)人：中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：