一种磷石膏、锯泥以及污泥固态协同再生料及其再生工艺、应用制造技术

本申请涉及磷石膏固废处理技术领域，具体公开了一种磷石膏、锯泥以及污泥固态协同再生料及其再生工艺、应用。一种磷石膏、锯泥以及污泥固态协同再生料，其特征在于，主要由如下重量份数的原料制成：磷石膏120

【技术实现步骤摘要】
一种磷石膏、锯泥以及污泥固态协同再生料及其再生工艺、应用


[0001]本申请涉及磷石膏固废处理
，更具体地说，它涉及一种磷石膏、锯泥以及污泥固态协同再生料及其再生工艺、应用。

技术介绍

[0002]磷石膏是湿法生产磷酸的副产物废渣，主要成分为二水硫酸钙。随着国内对磷酸铵和高浓度磷肥需求的不断增长，大大促进了湿法磷酸工业的发展，但同时也产生了更多的磷石膏固废物。如何有效利用磷石膏，降低磷石膏固废物对环境的污染是长期探索的问题。
[0003]磷石膏固废物中除了含有酸性物质、重金属等有害成分外，还含有水溶性的氟、磷等杂质，这些杂质会严重限制磷石膏在工业上的应用。其中，氟离子会对石膏起到促凝作用，同时氟离子也是一种腐蚀性离子，对石膏的强度有不良影响。水溶性磷会对环境产生较大危害，并且含可溶性磷较多的磷石膏应用于建筑施工时，还会造成建筑结构的强度下降。
[0004]目前，磷石膏的固废处理方法主要有水洗法、石灰中和法、煅烧法等，如申请公布号为CN111170668A的中国专利申请公开了一种磷石膏的煅烧处理方法及所得磷石膏的用途，煅烧处理方法包括如下步骤：(1)将含磷和氟的磷石膏和添加剂混合，得到混合料；(2)将步骤(1)得到的混合料进行煅烧处理，得到符合规定要求磷石膏产物。
[0005]又如申请公布号为CN103073207A的中国专利申请公开了一种磷石膏无害化处理与转变为再生石膏资源的方法，将比表面积大于或等于300
㎡
/kg的超细水泥熟料微粉作为磷石膏改性剂；将磷石膏改性剂与刚排出的磷石膏以质量比为1:9
‑
2:8混合，经特种均化搅拌器均化搅拌后制得。
[0006]对于上述的磷石膏固废处理方法，虽然在一定程度上降低了游离氟、磷离子的含量，但在后续的使用过程中，氟、磷离子的固着力较差，容易发生离析现象，造成二次污染。

技术实现思路

[0007]为了降低磷石膏固废料中氟、磷含量，减少二次离析污染，本申请提供一种磷石膏、锯泥以及污泥固态协同再生料及其再生工艺、应用。
[0008]第一方面，本申请提供一种磷石膏、锯泥以及污泥固态协同再生料，采用如下的技术方案：一种磷石膏、锯泥以及污泥固态协同再生料，主要由如下重量份数的原料制成：磷石膏120
‑
150份、锯泥50
‑
65份、污泥20
‑
30份、石灰10
‑
15份、水泥2
‑
3.5份、柠檬酸钙1
‑
2份、硫酸铝0.5
‑
1份、螯合剂7
‑
10份；所述螯合剂由淀粉、有机酸铁按质量比(5
‑
8):(15
‑
20)组成。
[0009]通过采用上述技术方案，将磷石膏、锯泥、污泥、石灰等组分与水混合均匀制成粘稠状的料浆，石灰、水泥、锯泥以及污泥等固态颗粒组分可以对磷石膏中的残余酸性物质进
行中和，提高料浆的pH值，同时也对大部分的重金属离子进行吸附，降低磷石膏的危害。并且，在再生过程中，螯合剂中的淀粉能够在料浆内形成大量的微球，有机酸铁吸附在微球内，能够与磷石膏内的水溶性磷、氟以及剩余重金属离子发生螯合作用，三价铁离子与磷酸根发生絮凝沉淀，同时在弱碱性环境下，石灰、锯泥、污泥、水泥中的钙离子也会与磷酸根络合生成磷酸钙。这些磷酸钙会逐渐吸附沉积在淀粉微球上，还会在碱性环境下形成活性羟基磷酸钙，然后与氟离子形成化学吸附，大大降低了料浆内游离氟、磷离子的含量。
[0010]另外，再生结束后的中间料先进行低温煅烧，此时淀粉微球会发生碳化，同时产生大量的气体，这些气体会在微球内形成微孔结构，并且在高温环境下，形成的氟、磷沉积体会吸附固着在这些微孔结构内，可以很好的抑制氟、磷离子的离析作用。并且，低温煅烧后然后再经过高温煅烧，一方面料浆中微颗粒组分会对微孔起到一定的封堵作用，另一方面微球表面会在高温环境下发生熔融晶化现象，进而将含氟、磷物质封堵在微球内，大大降低了后续使用过程中产生的二次离析释放量。
[0011]优选的，所述有机酸铁为柠檬酸铁、酒石酸铁、乙酸铁、苹果酸铁中的至少一种。
[0012]通过采用上述技术方案，优化和调整有机酸铁的种类，柠檬酸铁、酒石酸铁、乙酸铁、苹果酸铁分子具有更合适的空间位阻，对磷离子的螯合作用更好。并且在后续的煅烧过程中，有机酸铁螯合后的有机酸根也可以发生分解，增大微球的比表面积，增强吸附能力。
[0013]优选的，所述有机酸铁由柠檬酸铁、乙酸铁按摩尔比(3.5
‑
5):(1
‑
2)组成。
[0014]通过采用上述技术方案，进一步试验和优化有机酸铁的组成配比，提高有机酸根的分子活性，增强对磷离子的锚定能力。
[0015]优选的，所述淀粉为羧甲基淀粉、羟乙基淀粉、氨基淀粉中的一种。
[0016]通过采用上述技术方案，优化和调整淀粉的种类，羧甲基淀粉、羟乙基淀粉、氨基淀粉具有大量的极性基团，对氟、磷沉淀物的吸附性能更强。并且随着微球内极性基团的数量增加，还促进了有机酸铁与磷离子之间的反应，对磷离子的去除率更高。
[0017]优选的，所述磷石膏与螯合剂的质量比为(8
‑
11):1。
[0018]通过采用上述技术方案，优化和调整磷石膏与螯合剂的比例，平衡微球在料浆内的占比，使得吸附过程和螯合反应有序平稳进行，降低半吸附微球或半封闭微球等无效吸附现象的发生几率。
[0019]优选的，所述原料中还包括1
‑
1.5重量份数的尿素。
[0020]通过采用上述技术方案，加入尿素后可以进一步改善微球内微孔结构的表面状态，增加极性基团的数量，进而提升微球结构对氟、磷沉淀体的固着能力。
[0021]第二方面，本申请提供一种磷石膏、锯泥以及污泥固态协同再生料的再生工艺，采用如下的技术方案：一种磷石膏、锯泥以及污泥固态协同再生料的再生工艺，包括如下步骤：S1：将磷石膏、锯泥、污泥经过粉碎、研磨后待用；S2：将配方量的磷石膏、锯泥、污泥、石灰、水泥、柠檬酸钙、硫酸铝、水混合均匀制得浆料，然后加入螯合剂并加热至60
‑
80℃不断搅拌、再生、干燥后制得中间料；S3：将中间料进行低温煅烧、高温煅烧后即得。
[0022]通过采用上述技术方案，将磷石膏、锯泥、污泥经过粉碎、研磨后，降低固态颗粒的粒径，促进磷石膏内有害物质的溶出，也提高了锯泥、污泥等对有害物质的吸附能力。然后
将各组分与水混合制成料浆，石灰、水泥、柠檬酸钙、硫酸铝协同螯合剂对水溶性氟、磷离子进行去除，然后经过低温、高温煅烧，形成微球吸附体，对沉淀后的氟、磷进行吸附固着，可以有效抑制氟、磷的反释放、离析，减少二次污染。
[0023]优选的，所述步骤S3中，低温煅烧的温度为200
‑
260℃，煅烧时间1
‑
1.5h；高温煅烧的温度为380
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷石膏、锯泥以及污泥固态协同再生料，其特征在于，主要由如下重量份数的原料制成：磷石膏120
‑
150份、锯泥50
‑
65份、污泥20
‑
30份、石灰10
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15份、水泥2
‑
3.5份、柠檬酸钙1
‑
2份、硫酸铝0.5
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1份、螯合剂7
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10份；所述螯合剂由淀粉、有机酸铁按质量比(5
‑
8):(15
‑
20)组成。2.根据权利要求1所述的一种磷石膏、锯泥以及污泥固态协同再生料，其特征在于，所述有机酸铁为柠檬酸铁、酒石酸铁、乙酸铁、苹果酸铁中的至少一种。3.根据权利要求2所述的一种磷石膏、锯泥以及污泥固态协同再生料，其特征在于，所述有机酸铁由柠檬酸铁、乙酸铁按摩尔比(3.5
‑
5):(1
‑
2)组成。4.根据权利要求1所述的一种磷石膏、锯泥以及污泥固态协同再生料，其特征在于，所述淀粉为羧甲基淀粉、羟乙基淀粉、氨基淀粉中的至少一种。5.根据权利要求1所述的一种磷石膏、锯泥以及污泥固态协同再生料，其特征在于，所述磷石膏与螯合剂的质量比为(8

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志浩，刘浩，陈娟，胡波，徐静，代攀，潘启发，陈争荣，吴年红，贺亚，
申请(专利权)人：湖北聚海环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：