工业固体废弃物磷石膏预处理及利用

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摘要：随着经济的发展以及工业生产的快速进步，我国在工业生产领域对磷酸和磷肥有着更高的需求。但在磷酸和磷肥的生产过程中，却会出现大量的工业废弃物磷石膏，现阶段我国磷石膏的年排放量处于逐年上升阶段。磷石膏的大量排放，不仅会侵占大面积的土地，还会造成十分严重的环境污染，这种环境污染会对人类的日常生产与生活造成不可避免的负面影响。为了促进经济与环境保护的协同发展，有必要对工业固体废弃物磷石膏预处理技术及其综合利用加强研究。

关键词：工业固体废弃物；磷石膏；预处理；综合利用

引言

由于磷石膏本身的特性，使得它在交通、化工、农业等各个领域都能够得到有效的利用，譬如在建材领域，技术人员就开始尝试使用磷石膏来进行石膏板的制作等[1]。工业废弃物磷石膏对环境具有一定的危害性，严重情况下还会威胁到人类的健康，因此将其通过物理、化学、生物等方式处理后进行再次利用既是对环境的一种保护，也是对人类生存发展的负责。加强对工业固体废弃物磷石膏预处理技术的研究符合国家对于“清洁生产”的要求，同时也能有效实现“节能、降耗、减污、增效”的目的，需要多方面人员的关注。

1工业固体废弃物磷石膏产生的原因及特征

我国之所以会产生大量的废弃临时钢，是因为我国的磷矿石开采过程中，通常都是使用湿法来进行工业磷酸的生产，通过该类方法所生产出的磷酸要进行净化，而进化的过程中会产生磷酸盐，最后磷酸盐会转换为固体废弃物，这类固体废弃物的主要含量就是磷石膏。除了这一主要原因之外，工业复合肥的大量使用也是现阶段磷石膏大量产生的主要原因。而相比较其他的工业固体废弃物而言，磷石膏有较为独特的化学性质[2]。首先磷石膏，多呈白色粉末状，属于单斜晶系结晶度较好的晶体。但没有经过提纯的工业，固体废弃磷石膏，内部含有较多的杂质，因此不会呈白色粉末状，而大多数情况下会呈浅灰或灰黑色的粉末状。废弃磷石膏多半含水量在25%左右，没有较好的流动性，重量较轻，并且还有一些其他的微量重金属。通常情况下，废弃磷石膏一旦加热到100℃左右，就会完全脱离自由水的状态，一旦加入到175℃左右，就会完全变成半水石膏，倘若加热到200℃左右，那么就会成为无水石膏。没有经过处理的磷石膏，虽然有能够为多个领域与行业使用的潜质，但这种潜质却无法实现。因此想要使得磷石膏的堆积问题得到解决，就需要对磷石膏进行预处理。

2工业固体废弃物磷石膏的预处理方式

想要使得工业固体废弃物磷石膏能够获得质量更佳的预处理，就需要对现阶段经常使用到的预处理方式进行一个深入的了解与分析。现阶段经常使用到的三类预处理方式有物理法，化学法以及热处理法。

2.1物理法

物理法是一种较为常见的废弃磷石膏处理方式。它通过球磨时间来对废弃磷石膏的颗粒粒径流动度以及凝结时间等进行较为明显的影响，球磨时间的不断增加，以及物料凝结时间的增加会使得磷石膏的粒径有明显的减小。通常情况下，秋末的最佳时间大概是60~75分钟左右，通过球磨磷石膏原本的形貌，就发生了较为巨大的改变，杂质也会因为球磨时间的不断延长而得到去除，因此，球磨是一种较为常见的物理处理方式。除了这种物理处理方式之外，水洗也是一种较为常见的物理处理法。一旦对水洗的固液比，以及字数时间进行调整，那么被处理的废弃磷石膏中的可溶磷就会发生较为明显的变化，但需要注意的是，在这一过程中磷石膏的温度基本上不会发生较大的改变。相比较周末儿盐水洗有无可比拟的优势，它可以帮助去除废弃磷石膏中的二水石膏表面的有机物质。但水洗也有一定的缺点，那就是它不能进行共晶磷和难溶磷等杂质的清洗[3]。除了水洗之外，超声波和蒸养也是较为常见的物理处理方式。本文对此不加赘述。

2.2化学法

用化学法来对废弃磷石膏进行处理，通常会使用石灰中和原理以及柠檬酸来帮助进行处理。之所以可以使用石灰中和原理来进行处理，是因为石灰能够与磷石膏发生化学反应，形成较为难溶解的磷酸二氢钙或氟化钙，这些物质是沉淀物质，却没有较大的危害。它能够有效的调节磷石膏内部的pH值，使得磷石膏呈中性。即使在工业生产过程中使用磷石膏来充当缓凝剂，生产产品也不会由于磷石膏当中不达标的pH值而出现质量问题。除了石灰中和法之外，柠檬酸法也是一种较为常见的化学方式，通常情况下，技术研究人员会尝试使用，含有4%的柠檬酸溶液来浸泡磷石膏，被浸泡后的磷石膏屈服力较小，用以充当胶凝材料可以节省用量，这样一来，化工生产成本就得到了明显的控制[4]。除此之外，柠檬酸处理法还能够有效的帮助磷石膏进行微观结构的改进，因此柠檬酸处理法也是一种较为常见的处理方式。

2.3热处理法

热处理法也是一种较常见的处理方式。技术研究人员发现，如将温度上升至200~400℃左右，那么五氧化二磷就可转化为较难溶解的磷酸盐。而温度大约上升到950℃左右时，有机磷中的五氧化二磷含量就已降低到了极限，其中的氟含量也得到了明显降低，因此此时的磷石膏有害性就得到了基本的控制。但是，要将温度维持在如此之高的范围内，需要耗费大量的资金与时间。因此热处理法并不是一种性价比较高的处理方法。

3工业固体废弃物磷石膏的综合利用

由于磷石膏的特性，使得其能够在各行业领域内都得到较好的综合利用。下文将对工业固体废弃物磷石膏的综合利用进行深入的研究与分析。

3.1在化工行业进行综合利用

将工业固体废弃磷石膏放置入化工行业进行利用，通常技术人员都会使用其进行耐热半水硫酸钙晶须的制备，或是硝酸钙以及高纯碳酸钙的制备。想利用其来进行半水硫酸钙晶须的制备依靠磷石膏是无法达成的，必须往磷石膏内加入不同含量的硬脂酸钠、硫酸钠，才能够达到理想制备效果。根据实验研究人员不断的实验认证发现，当使用8%的油酸钠，10%的硬脂酸钠来，掺入进磷石膏中进行半水硫酸钙晶须的制备时，能够达到较为良好的制备效果。如果想使用磷石膏来进行硝酸钙的制备，那么技术研究人员就要尝试将磷石膏与水进行混合，并且往混合物中通入氨气，在不断的搅拌中，氨气会与会入水的磷石膏进行充分的反应，待到反应停止，技术人员可以尝试通过过滤来得到尚未反应的磷石膏沉降物以及氢氧化钙。将磷石膏的沉降物与硝酸进行反应后，通过清洗和分离就能够得到较为纯净的硝酸钙溶液。技术研究人员想要使用磷石膏来进行纯碳酸钙的制备，就需要将磷石膏与碳酸氨进行反应，这样一来便可以制备出质地较轻且纯度较高的碳酸钙，但在反应过程中技术人员需要进行搅拌器的使用，在使用搅拌器的过程中，技术人员发现，搅拌器转速的不同，温度的不同以及反应时间的不同，都会对碳酸钙的品质和纯度造成十分严重的影响[5]。根据不断的尝试和研究，技术人员发现，当转速稳定在300~400转每分钟，反应温度保持在120℃到130℃左右，并且反应时间不超过三个小时，最低不低于半个小时这一时间段内，碳酸钙的纯度能达到最好的效果。

3.2在建材行业进行综合利用

在建材行业，废弃的磷石膏能够制备出新型的发泡墙体材料，还能够进行水泥砂浆以及自流平材料的制备。倘若想利用工业固体废弃磷石膏来进行发泡墙体的制备，就需要使用磷石膏来充当缓凝剂，与水泥矿粉和发泡剂一起来进行墙体的制备。根据研究人员对各部分制备材料的含量配比进行不断的调试后，研究人员发现，倘若使用渗量为0.05%左右的缓凝剂，以及渗量为4~%10%之间的矿粉和渗量为5~%15%之间的水泥，再加上大约0.6~%1.2%之间的发泡剂，就能够制造出质量较为优秀，较为符合人民群众日常居住期待的发泡墙体材料。如果想要进行水泥砂浆的制备，那么就需要使用硅酸盐水泥，来帮助进行磷石膏内部砂浆力学性能和耐水性能的改进。通过研究不难发现，工业废弃的磷石膏掺入量会对水泥砂浆的抗压强度和凝结时间，甚至对水泥的粘稠度等性质都会有较为明显的影响。因此务必要谨慎进行磷石膏在水泥砂浆内的渗入和使用。技术研究人员通过不断的实验发现，磷石膏的合理使用，能够帮助进行水泥砂浆凝结时间的增加，换句话说林时刚能够充当性能较好的话凝剂，来帮助进行日常水泥砂浆的制备，通过这种方式所制备出来的水泥砂浆，不仅强度得到了增强，并且致密性能也得到了增强，因此使用磷石膏来帮助进行水泥砂浆的制备是一种很好的工业废弃磷石膏综合利用方法。

3.3磷石膏在农业中的使用

磷石膏除了能够在化工行业，建筑行业当中进行使用之外，还能够在农业中进行较为有利的使用。在农业领域进行工业废弃磷石膏的使用原理是将磷石膏变废为宝，使得其回归大自然中，变为动植物能够吸收的养分，来促进大自然的生态循环。经过生态学家的研究发现，植物在日常生长过程中，倘若能够吸收一定量的磷酸根，那么就能够获得更好的生长。正因为如此大部分磷肥都是以磷酸根的使用形式来帮助进行植物所需要的养分提供的。需要注意的是，由于没有经过中和作用的磷石膏本身呈现酸性，因此不适于在酸性土壤中进行使用，否则很可能使得该土壤的性能得到破坏，使得农作物由于磷石膏的使用而无法正常生长[6]。因此，在使用磷石膏之前，农业从业人员务必要对目标使用土壤的酸碱性进行判定，如果该土壤为碱性土壤，那么磷石膏并可以作为酸性肥料在日常农作物和植物的生长中进行使用。至于生长在碱性土壤中的农作物有花生，油菜等。因此，磷石膏可以当作酸性肥料，在花生和油菜的日常生长中进行使用，它们一旦吸收了较多的磷酸根，就能够获得更加喜人的长势。

结语

总而言之，不加任何处理和综合利用的工业废弃磷石膏，是很容易对自然环境和生态环境造成负面影响的，而想要消弭这种负面影响，技术研究人员务必要对工业废弃磷石膏进行综合使用和处理。使得工业废弃磷石膏能够变废为宝，为人类的日常生产生活带来便利，同时让未来的工业生产与发展有新的面貌，也让磷石膏过度排放所产生的环境问题得到彻底的解决。

参考文献

[1]李阳.磷矿固体废弃物资源化利用问题及建议[J].有色金属设计,2020,47(02):104-106.

[2]绿色环保的磷石膏固体废弃物处理再利用系统[J].无机盐工业,2019,51(06):93-94.

[3]李兵.绿色环保的磷石膏固体废弃物处理再利用系统.重庆市,中化重庆涪陵化工有限公司,2017-12-26.

[4]侯婷婷,郑传阳,江晓敏.固体废弃物磷石膏的净化处理及石膏晶须的研究[J].安徽化工,2015,41(05):46-49.

[5]侯婷婷,江晓敏,郑传阳,高大明.工业副产物磷石膏制半水硫酸钙晶须的研究[J].南昌大学学报(工科版),2015,37(03):215-220+251.

[6]陆田玉,杨本宏.磷酸工业固体废弃物磷石膏及其处置现状[J].安徽化工,2014,40(04):75-78.

作者：贺晓燕 吕飞 贺光照 单位：昆明市生态环境工程评估中心