湿法磷酸石膏浆直接净化分离的方法及净化磷石膏和磷酸技术

本发明专利技术提供了一种湿法磷酸石膏浆直接净化分离的方法及净化磷石膏和磷酸，属于固体废物处理技术领域。该方法将湿法磷酸生产中所得的磷酸石膏浆加入浮选装置，然后加入硅烷类激活剂混合均匀，再加入双功能捕收剂搅拌均匀，通气进行反浮选；将反浮选泡沫作为尾矿，固液分离，得到有机废渣和磷酸；反浮选得到的精矿进行固液分离得到磷石膏粗品和磷酸；将磷石膏粗品淋洗提纯得到净化磷石膏，两次分离得到的磷酸合并作为副产品。所述双功能捕收剂由10～50wt％醚类表面活性剂、30～60wt％油和10～30wt％助溶剂组成。通过该方法得到的磷石膏符合GB/T 23456

【技术实现步骤摘要】
湿法磷酸石膏浆直接净化分离的方法及净化磷石膏和磷酸


[0001]本专利技术属于固体废物处理
，具体涉及一种湿法磷酸石膏浆直接净化分离的方法以及通过该方法制备得到的净化磷石膏和磷酸。

技术介绍

[0002]磷石膏是磷化工企业使用硫酸分解磷精矿生产磷酸的副产固体废料。据测算，每生产1吨磷酸产生5～8吨磷石膏。磷石膏的主要成分为CaSO4·
2H2O，其用途广泛，可用于水泥缓凝剂、砌块、贴面石膏板、筑路充填、建筑材料等，但未经处理的磷石膏中含有大量的杂质，如有机质、可溶磷、不溶磷、可溶氟、不溶氟、石英、硅酸盐以及重金属等，极大的影响了石膏的凝胶性能和强度，成为磷石膏资源化利用的重大难题。
[0003]我国是全球第一的磷肥生产大国，但磷石膏实际利用率仅有30％，我国每年新增磷石膏堆存量约5000万吨，大量磷石膏的堆存除占用大面积土地外，还可能带来粉尘、地下水和土壤污染等环境问题以及滑坡等灾害，成为制约磷肥行业发展的一大瓶颈。
[0004]现有技术中，对磷石膏的净化处理一般是将湿法生产磷酸得到的副产磷石膏固体，加入大量清水调浆后再加入各类药剂进行浮选净化处理。例如，中国专利申请公开文本CN114308398A中公开了一种磷石膏浮选洗涤脱色提纯方法，将磷石膏加水调浆后依次加入醚二胺进行连续三次反浮选；得到的磷石膏中CaSO4·
2H2O含量为80～90％，磷石膏白度为30～40％。CN112871457A中公开了一种磷石膏净化除杂的方法，将磷石膏原矿加水调至矿浆浓度为25～35％，然后加入生石灰和水玻璃使可溶磷、氟固化，再加入含有
‑
OH官能团的脱色剂脱除黑色有机物，最后加入含有
‑
NH
3+
官能团的药剂捕收石膏，使石膏与硅酸盐、氟、磷分离，得到白度为60％以上、纯度为98％以上的净化石膏。这些方法中一方面都需要重新加入大量清水调浆，且会得到浮选废水，造成二次污染，应用在工业化生产中还需要新建调浆罐等设施，增加生产成本；另一方面，大多都需要进行分级浮选去除有机质和硅酸盐等杂质，净化工艺流程较长成本较高，也有少数方法采用一步浮选去除，选用胺类阳离子捕收剂作为脱硅捕收剂，该类捕收剂的制作成本较高，且不适用于磷酸石膏浆强酸性体系中(pH<1，此条件下石膏和石英带正电或不带电，不易被阳离子捕收剂捕收)；并且，这些方法都未与湿法磷酸生产工艺联用，从磷石膏中回收的磷留在浮选废水中，不能直接有效的返回到湿法粗磷酸中，且未对湿法粗磷酸进行净化除杂。
[0005]因此，如何在提高磷石膏净化效果的同时减少磷石膏净化工艺对新鲜自来水的消耗和避免二次污染，并直接得到高质量的磷酸，研制适用于强酸性条件下的双功能捕收剂实现一步浮选去除有机质和硅酸盐杂质，缩短净化工艺流程，减少工业化生产成本，成为亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种湿法磷酸石膏浆直接净化分离的方法，利用双功能捕收剂将工业上湿法磷酸生产过程中得到的磷酸石膏浆直接进行一步反浮选去
除有机质和硅酸盐杂质，得到了符合GB/T23456
‑
2018中一级品要求的净化磷石膏，同时还得到了高质量的磷酸。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种湿法磷酸石膏浆直接净化分离的方法，包括以下步骤：
[0009]S1、将湿法磷酸生产中所得的磷酸石膏浆转入浮选装置，搅拌均匀；
[0010]S2、向所述浮选装置中加入硅烷类激活剂，再加入双功能捕收剂，搅拌均匀；所述双功能捕收剂由10wt％～50wt％醚类表面活性剂、30wt％～60wt％油和10wt％～30wt％助溶剂组成；
[0011]S3、向所述浮选装置中通气进行反浮选；反浮选时间优选5～15min；
[0012]S4、将步骤S3中的反浮选泡沫作为尾矿，进行固液分离后得到有机废渣和磷酸；对步骤S3中得到的精矿进行固液分离，得到磷石膏粗品和磷酸；
[0013]S5、将所述磷石膏粗品依次用稀硫酸和清水淋洗，得到净化磷石膏。
[0014]现有技术中对有机质和硅酸盐杂质大多通过反、正两步浮选去除，而本专利技术中的双功能捕收剂能使有机质和硅酸盐杂质同时通过一次反浮选除去。该双功能捕收剂中的表面活性剂能促使空气在浆料中形成均匀的气泡层，有机质被油类捕收剂捕收后与形成的气泡相互作用包裹在气泡表面形成有机质气泡层；而硅烷类激活剂与硅酸盐通过氢键和脱水缩合的方式结合形成硅胶颗粒，再与有机质气泡层组装上浮，得到含硅酸盐的有机废渣；从而达到同时除去有机质和硅酸盐的目的。
[0015]磷酸石膏浆中，有少量未分解的被硅酸盐覆盖的磷灰石，它的存在会增加磷石膏中的总磷含量。本专利技术中的硅烷类激活剂能使覆盖在磷灰石表面的硅酸盐剥离形成有机硅酸酯，从而与双功能捕收剂自组装上浮除去，裸露出来的磷灰石被体系中的磷酸进一步分解形成磷酸，有效回收磷石膏中的磷并提高了磷酸的质量浓度。
[0016]优选的，步骤S1中所述磷酸石膏浆的矿浆固液质量比为1:(2～4)。
[0017]优选的，所述硅烷类激活剂的质量占磷酸石膏浆干料质量的0.01％～0.03％。
[0018]优选的，所述硅烷类激活剂包括γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷、3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、3
‑
氨丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
巯丙基三乙氧基硅烷以及N
‑
(β
‑
氨乙基)
‑
γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷中至少一种。
[0019]优选的，所述双功能捕收剂的质量占磷酸石膏浆干料质量的0.02％～0.05％。
[0020]优选的，所述醚类表面活性剂包括月桂基聚氧乙烯醚硫酸钠、烯丙氧基聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚(例如异构十醇聚氧乙烯醚、十二醇聚氧乙烯醚、异辛醇聚氧乙烯醚)、壬基酚聚氧乙烯醚中至少一种。
[0021]优选的，所述油为C10～C22非极性烃类油；例如，所述油包括煤油、柴油、松醇油、变压器油以及焦油中至少一种。
[0022]优选的，所述助溶剂包括正丁醇、正戊醇、正己醇、正庚醇、正辛醇、十二醇、十四醇以及十六醇中至少一种。
[0023]优选的，所述稀硫酸的质量分数为10％～30％。在其他条件均相同的情况下，稀硫酸质量浓度为10％～30％时，对磷石膏的净化能达到更好的效果。
[0024]本专利技术还提供了按照上述方法制备的净化磷石膏和磷酸。
[0025]优选地，所述净化磷石膏的白度≥70％，CaSO
·
2H O含量≥95％，水溶性磷含量≤0.1％，水溶性氟含量≤0.1％；符合GB/T 23456
‑
2018《磷石膏》中一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种湿法磷酸石膏浆直接净化分离的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将湿法磷酸生产中所得的磷酸石膏浆转入浮选装置，搅拌均匀；S2、向所述浮选装置中加入硅烷类激活剂，再加入双功能捕收剂，搅拌均匀；所述双功能捕收剂由10wt％～50wt％醚类表面活性剂、30wt％～60wt％油和10wt％～30wt％助溶剂组成；S3、向所述浮选装置中通气进行反浮选；S4、将步骤S3中的反浮选泡沫作为尾矿，进行固液分离后得到有机废渣和磷酸；对步骤S3中得到的精矿进行固液分离，得到磷石膏粗品和磷酸；S5、将所述磷石膏粗品用稀硫酸淋洗，再用清水淋洗，得到净化磷石膏。2.根据权利要求1所述的湿法磷酸石膏浆直接净化分离的方法，其特征在于，步骤S1中所述磷酸石膏浆的矿浆固液质量比为1:(2～4)。3.根据权利要求1所述的湿法磷酸石膏浆直接净化分离的方法，其特征在于，所述硅烷类激活剂的质量占磷酸石膏浆干料质量的0.01％～0.03％。4.根据权利要求1所述的湿法磷酸石膏浆直接净化分离的方法，其特征在于，所述硅烷类激活剂包括γ
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氨丙基三甲氧基硅烷、3
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氨丙基三乙氧基硅烷、3
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氨丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
(2,3
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓庆，潘志权，范旭阳，韦家斌，徐瑞，周红，
申请(专利权)人：湖北省长江资源循环利用及装备创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：