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磷石膏中杂质及3种预处理方法你掌握了吗?
发布日期: 2021-08-25    浏览: 4452
磷石膏中的杂质类型及其影响

磷石膏中的杂质类型按其溶解性的不同分为可溶性的和难溶性两大类。其中可溶性杂质一方面遇水溶解后很容易进入周边水体和土壤中,危害周边环境,另一方面在磷石膏制备石膏制品时,易对制品性能产生不利影响。难溶性杂质对磷石膏制品的性能影响很小,通常是无害组分,磷石膏中影响较大的四类杂质为可溶磷、共晶磷、可溶氟以及有机物。

1、可溶磷

可溶磷在不同环境条件下杂质类型主要有 H3PO4、H2PO4-、HPO42-、PO43-四大类,其中对石膏性能影响最大的是H3PO4,存在于酸性环境中将会抑制硫酸钙的生长。当石膏水化时这些可溶磷将会与Ca2+反应生成难溶性的磷酸钙,覆盖在磷石膏表面,阻碍石膏继续溶出和水化,从而使得磷石膏的凝结硬化时间延长,石膏制品的强度降低。此外可溶磷还将使水化产物晶体粗化,结构疏松。

2、共晶磷

共晶磷是湿法磷酸生产中HPO42-代替SO42-进入晶格内形成的,并以CaSO4 ·2H2OCaHPO4·H2O 的共结晶体形式存在。在应用时 ,磷石膏会水化 ,共 晶磷将从晶格中溶出 ,与溶液中的Ca2+生成难溶的Ca3(PO4)2然后共晶磷会以Ca3(PO4)2形式存在,阻碍磷石膏水化。此时 ,溶液PH值降低,凝结时间延缓 ,硬化体强度降低,这同样会导致水化产物晶体粗化,结构疏松。共晶磷的影响规律类似于可溶磷,但影响程度比可溶磷要弱,随着磷石膏粒度的增加,共晶磷含量降低,且共晶磷很难通过一般的工艺方法去除。

3、可溶氟

可溶氟是影响磷石膏性能的主要形式之一,主要来源于磷矿石经硫酸分解时的残留氟,以可溶氟NaF和难溶氟CaF2Na2SiF6两种形式存在。它在石膏制品中将缓慢地与石膏发生反应,释放一定的酸性。当质量分数较高,超过0.3%时会使二水石膏晶体粗化,使得晶体间分子力削弱,结构疏松,降低磷石膏制品强度;反之,影响较小。

4、有机物

磷石膏中的有机物来源于磷矿石中的有机杂质,以及在一些工艺生产中所加的有机添加剂,其杂质组分主要是乙二醇甲醚乙酸酯、异硫氰甲烷、3-甲氧基正戊烷等。有机物分布在二水石膏晶体表面,当磷石膏发生水化硬化时,有机物的存在会增加磷石膏标准稠度需水量,削弱二水石膏晶体间的结合,使硬化体结构疏松,强度降低。此外,还将影响石膏制品的颜色。

磷石膏中除上述四类影响较大的杂质以外,还存在一些难溶磷、难溶氟、碱金属盐等,这些杂质一般含量较少,且对磷石膏的影响较小甚至没有影响。


磷石膏预处理方法


磷石膏常见的预处理方法主要有化学法、物理法和热处理等方法。

1、化学处理方法

 磷石膏的化学处理是将磷石膏中加入一定的化学物质,使杂质完全转化为其它沉淀物质或化合物,可以用来处理品质较稳定、有机质含量较低的磷石膏。例如加入生石灰、熟石灰等碱性物质,或者酸类物质,改变磷石膏体系内的酸碱度,消除残留酸对其性能的影响,同时与可溶的P2O5生成难溶物,使可溶物变成惰性物,降低对磷石膏性能的不利影响。但利用石灰中和不能消除有机质对胶结材性能的影响。若用柠檬酸进行净化处理,可以把磷、氟杂质转化为可以水洗的柠檬酸盐、铝酸盐以及铁酸盐。由于国内的磷石膏品质一般波动较大,采用化学处理工艺时,必须对磷石膏进行预均化处理。

2、物理处理方法 

 物理处理是一种去除可溶性杂质和有机物的方法,该法可用于处理杂质含量高、波动大的磷石膏。物理去除杂质的方法包括水洗法、浮选法、球磨法、筛分法、陈化法等。在物理除杂法中,水洗是最有效的方法。水洗法能去除大部分杂质 ,但就环境方面来说,洗涤后的污水必须经过处理才能排放或者再利用,否则会造成二次污染。浮选法实质是一种湿法处理,是让水和磷石膏以一定的配比放入浮选设备,经搅拌、静置后,就可去除有机物和部分杂质。该法不像水洗法那样显著,但所用水可以循环使用,如果和其它工艺配合使用,效果会很好。球磨是改变磷石膏结构的有效方法,能使磷石膏的颗粒形貌呈柱状、板状、粒状等多样化,并使颗粒从正态分布变为漫散分布,因而从根本上改善了硬化体孔隙率高、结构疏松的缺陷,但是球磨法没有消除杂质的不利影响,如果也能和其它方法结合效果会更好。

此外 ,物理方法还有陈化法、筛分法等 ,这些方法一般不常用。陈化法是很简单的处理方法,就是堆积磷石膏,通过自然风吹拂,让易挥发性的物质自然挥发。若短期陈化,效果会不明显,只有延长时间,陈化效果才会乐观 ,但会使周围环境污染。筛分法是基于磷、氟等杂质并不是均匀分布在磷石膏中,不同粒度磷石膏的杂质含量存在很是大的差异的原理。筛分工艺取决于磷石膏的杂质分布与颗粒类配,只有当杂质分布严重不均,筛分可大幅度减少杂质含量时,该工艺才是好的选择,且筛分后还要针对不同粒度磷石膏的杂质含量,对其分别采用相应的预处理方式或资源化方式。

3、热处理方法 

 热处理就是对磷石膏进行高温煅烧。共晶磷在800℃煅烧情况下可转化为惰性的焦磷酸盐,高温煅烧是目前去除磷石膏中共晶磷杂质最为有效的方法。此外有机物、可溶性氟离子在高温条件下煅烧将转变为气体挥发掉,从而消除有机物及可溶性氟离子对磷石膏的不利影响。闪烧法是利用P2O5在高温(200-400℃)状态下分解成气体或部分转变成惰性的、稳定的难溶性磷酸盐类化合物的特点,使有害物质通过高温分解或转变成惰性物质。少量磷经过高温转变成气体排出,无机磷在高温状态下与钙结合成为惰性的焦磷酸钙,从而去掉了磷和无机磷等杂质对石膏性能的危害。

  在实际应用中 ,磷石膏的预处理方式大多是各种工艺的组合。如可采用水洗 +石灰中和,石灰中和+球磨,石灰中和+浮选,石灰中和+煅烧,浮选+球磨 ,酸浸+水洗等组合工艺。具体选用何种处理方式,要根据磷石膏的特点进行选用。