[发明专利]一种磷石膏的预处理及应用方法

说明书

本发明属于磷化工废料功能化利用领域，具体公开了一种磷石膏的预处理方法，其特征在于，将磷石膏、重钙和水混合、浆化，得磷石膏浆体；将磷石膏浆体进行陈化处理，得到预处理磷石膏。本发明还公开了一种利用所述的预处理磷石膏的应用，将其用作充填骨料。本发明人研究发现，配合所述的重钙和陈化的协同预处理，可改善得到的预处理磷石膏的性能，例如固定其中的有害成分，提升其用作采矿充填骨料应用领域的强度。

技术领域

本发明涉及一种磷化工领域，具体的说是一种使用工业重钙粉协同陈化预处理磷石膏作为骨料的充填体制备方法。

背景技术

磷石膏是硫酸分解磷矿石制取磷酸过程中的副产物，不同于普通尾砂充填技术利用惰性尾砂(主要成分二氧化硅)为骨料，磷石膏充填技术使用的磷石膏骨料主要成分为二水硫酸钙，其中含有大量的残留酸和磷、氟等有害杂质。研究表明，常规的胶凝材料例如水泥、碱激发胶凝剂等的胶凝水化反应体系要求pH≥11.5，而磷石膏pH仅有1～5，其中含有大量残留酸，会降低水化体系的pH，使胶凝水化反应受阻，此外，磷石膏中的可溶性氟化合物和可溶性磷化合物也是导致磷石膏充填体缓凝的重要因素，对充填体的强度发展有很大影响，以至于充填体在井下不能达到预期强度。因此，有必要针对低pH磷石膏开展基于磷石膏预处理的新型磷石膏充填体制备方法研究。目前，磷石膏预处理方法主要有水洗、石灰中和、浮选、筛分、球磨、煅烧、自然陈化等方法。

在上述方法中，水洗法、自然陈化法操作简单，但是无论是水洗法中使用水或自然陈化法中利用雨水等对磷石膏进行处理都易造成二次污染，且水洗法耗水量过大，不够经济；石灰中和方法不易造成二次污染，但成本较高，难以满足磷石膏充填经济技术要求，且过多的石灰添加量会降低磷石膏基充填体的力学性能；筛分法、球磨法、煅烧法操作复杂，成本高昂，在磷矿生产企业的充填工艺中难以得到推广应用，且球磨法无法对磷石膏做出根本的预处理。因此，找到预处理效果优良、成本低的基于磷石膏预处理的新型磷石膏充填体制备方法是磷石膏充填工艺的关键。

发明内容

本发明的目的是解决上述技术问题，本发明第一目的在于，提供一种磷石膏的预处理方法。

本发明第二目的在于，提供一种所述的预处理得到的磷石膏的应用方法，将其用作填充材料。

一种磷石膏的预处理方法，将磷石膏、重钙和水混合、浆化，得磷石膏浆体；将磷石膏浆体进行陈化处理，得到预处理磷石膏(本发明也称为预处理磷石膏浆体)。

本发明中，独创性地采用重钙对磷石膏进行预处理，中和磷石膏的酸并固定磷石膏中的有害成分；此外，再配合陈化操作，可进一步出人意料地降低有害物的溶出和提升得到的预处理磷石膏强度的作用。

本发明中，利用重钙具有调节磷石膏pH、固化磷石膏中的有害成分的特点，通过适当的陈化对磷石膏进行预处理，从根本上改变磷石膏的性质，使低pH磷石膏大规模用作充填骨料成为可能，大幅提高低pH磷石膏的资源化利用率。

所述的磷石膏优选为磷石膏粉末，粉末的粒径没有特别要求。

所述的重钙优选为重钙粉末，粒径没有特别要求，优选为300目及以上。

所述的重钙可以为工业级重钙粉。

本发明人研究发现，采用重钙粉预处理磷石膏，可以取得比普通碳酸钙粉(轻钙粉)预处理磷石膏更好的效果；例如，可出人意料地提升预处理磷石膏得到的填充体的强度。

磷石膏的pH等参数随不同的磷化工厂、堆放时间等条件的变化而变化，因此磷石膏的化学性质各不相同，要满足充填技术要求，不同pH的磷石膏所对应的重钙添加量是不同的。本发明方法中，创新性地采用重钙处理磷石膏，重钙的添加量根据磷石膏的性质合理调控；例如，可以通过调控重钙的添加量，调控浆化后的磷石膏浆体的pH。

作为优选，重钙的添加量为使得到的磷石膏浆体的pH不低于2；优选为2～7；进一步优选为2～4。