[发明专利]一种基于有填料的浮选柱与重选柱对磷石膏提纯的方法

说明书

本发明公开了一种基于有填料的浮选柱与重选柱对磷石膏提纯的方法，包括步骤：浮选除有机物、重选除可溶性磷和氟的杂质、重选除含硅杂质，利用磷石膏中二氧化硅，玉髓、硫酸盐、磷酸盐、氟化物、和碳化有机物与石膏之间密度、粒度和表面化学性质的差异，采用重选和浮选结合的方式，达到磷石膏脱色、增白、降磷、降杂的提纯效果，石膏可作为建筑材料原料，硅渣可作为免烧空心砖或硅质土壤调节剂原料，而有机含磷等杂质渣可作为保水营养钵原料。同时产生两类废水，包括脱硅过滤后不含有机质和可溶性盐类的废水，占总废水量的2/3；另一类是有机物和可溶性盐类过滤后的废水，占总废水量的1/3，废水经过处理，可以自我循环利用，避免外排污染环境。

技术领域

属于固体废弃物处置与资源化利用工艺领域，具体涉及一种基于选矿的方法和工艺提纯磷石膏的方法。

背景技术

磷石膏是以磷矿石为原料，采用湿法制取磷酸过程中，产生的以硫酸钙为主要成分的化工副产物。每生产一吨磷酸需消耗二吨硫酸，同时产生近五吨磷石膏。磷石膏中还含有未分解的磷矿、SiO₂、氧化铝、氧化铁、氧化镁、含氟物质、酸性不溶性有机物等多种危害人体健康及生物增长，而且影响磷石膏制品品质的杂质；磷石膏不同于天然石膏，尽管其CaSO₄·2H₂O的含量较高，但含有0.3％～2.0％的P₂O₅，0.1％～1.5％的F，湿基磷石膏呈酸性，有的磷石膏还具有较高的放射性，目前中国磷石膏年均堆存量达5000万吨，但其综合利用率却不足30％，大量的磷石膏还是采取直接堆放的形式存放，不但占用了土地资源，给生产企业带来沉重负担，还会产生安全隐患和环境污染。国家安监总局已将磷石膏库纳入非煤矿山安全监管范围，对磷石膏库实行安全生产许可制度。磷石膏库企业必须于2017年7月1日前取得安全生产许可证，逾期未取得安全生产许可证的不得进行生产。因此从保障企业正常生产，治理安全隐患和消除环境污染的角度，磷石膏废渣的综合利用已到非常迫切的地步。

目前磷石膏主要有两种应用。用途之一是作为建筑材料，可溶性P₂O₅在建筑石膏水化时转化为Ca₃(PO₄)₂沉淀，覆盖在半水石膏晶体表面，降低二水石膏析晶过饱和度，使二水石膏晶体粗化，表现为建筑石膏的凝结时间显著延长，强度大幅度降低；可溶性氟使石膏的凝结时间缩短，随F^-掺量的增加促凝作用增强；有机物杂质主要为黑褐色的腐植酸，具有较强的吸附性常与碳和有色硫化矿等伴生，是影响石膏白度的因素，若不去除，当用该磷石膏制成石膏板、腻子粉作为装饰材料时，有机物吸附的硫化氢等杂质会释放出产生恶臭，同时可溶磷等可溶性盐类会从石膏制品中析出，导致装饰材料发霉和长青苔；磷石膏作为煅烧法制硫酸和水泥的原料时，若未去除磷石膏中的硅酸盐和石英，煅烧使得硅酸盐熔融化而在炉内结疤，这种疤极难清除严重影响煅烧效率。

因此这样的利用由于没有有效去处除磷石膏中的有害杂质，形成产品后经不起市场检验，石膏产品质量也达不到国家标准GB/T23456-2018的标准。大量的经验和教训表明，磷石膏利用的瓶颈是没有找到除去其中的有害杂质的有效且经济而且可以实现大规模工业化生产的方法。

已有的文献中，用浮选的方法和其他选矿方法分别单独从磷石膏中去除硅，去除可溶盐和有机质的研究有过报道，但是用一种连续的工业和设备全面去除磷石膏中三类影响到综合利用的杂质，即以可溶性磷为首的可溶性盐类、影响石膏白度的有机质和其它杂质、以及以石英玉髓为主的硅酸盐的工业化装置却从未见报道。

除此之外，有些地区的磷矿中含有放射性核素，例如，美国佛罗理达地区，我国四川省的磷矿中的放射性核素就高于其他地区，而这类地区磷化工厂的副产品磷石膏中，也含有数量可观的放射性元素。目前技术人员为研究磷石膏中放射性元素的富集方式，也不清楚如何有效的去除该放射性元素，放射性核素是影响石膏作为建筑材料的元凶，因此找到一种经济上可以接受且环境友好的方法将磷石膏提纯并去除有害杂质，成为磷石膏能否有效利用的关键。

发明内容