[发明专利]一种磷石膏循环再利用的方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工废弃物回收与环境保护技术领域，具体是涉及一种磷石膏循环再利用的方法。

背景技术

磷石膏废渣主要产生于磷化工(磷肥)行业，是生产高浓度磷复肥是产生的一种工业副产石膏，磷石膏的主要成分为CaSO4·2H2O，pH值约为1.5～4.5，呈酸性，含水率很高，所含的游离水能达到20％-25％。有研究表明，采用湿法输渣方式的企业，其磷石膏固废中的无机氟化物(不包括氟化钙)浓度大于100mg/L，超出《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)的限值，属于危险废物，2006年，国家环保总局曾将两家磷肥企业的磷石膏渣定性为危险废物。磷石膏堆场主要有山谷型和平地型两种方式，磷石膏堆场占用大量土地，对周边生态影响较大，同时磷石膏堆场是一个具有高势能的人造泥石流的来源，一旦失事，将给工农业生产和下游人民生命财产造成巨大的灾害和损失。

近年来，磷石膏的产生量一直在快速增加，由2000年的1100万吨增加到2008年的4000多万吨，2010年来产生量很大4000-7000万吨/年，累计堆存量超过1亿吨。到2011年底，中国已累计堆积了超过3亿吨磷石膏，并且每年以5000万吨产量增加；到2010年底，全世界工业磷石膏堆放总量已达56亿吨，每年会新增1.1亿～1.5亿吨，且新增数量在2025到2040年期间还会翻倍。全世界磷石膏的有效利用率仅为4.5％左右，而中国磷石膏的有效利用率不足10％，2013年国家发改委为磷石膏的综合利用提出了到2015年综合利用率达到30％的目标；在《工业副产石膏综合利用指导意见》中，工业和信息化部则提出了到2015年底，磷石膏综合利用率要提高到40％。但长期以来没有得到很好应用，目前综合利用率仅10％左右，年利用量在400～500万吨。

目前，磷石膏的综合利用技术主要有建材制品技术、水泥联产硫酸及水泥缓凝剂技术等，这些技术由于磷石膏中含有游离的硫酸、磷酸和氢氟酸，它们会使熟石膏用于建筑物时对结构材料有腐蚀性，或对制石膏预制件的模型、设 备产生腐蚀，同时还延长石膏的凝固时间，实际效果并不理想。磷石膏稍加处理可以用作水泥缓凝剂，也可作建筑用的砌块或砖，但用量有限，难以从根本上解决磷石膏积存。所以，国内外都在致力于研究出更好的磷石膏利用方法。

磷石膏实际上是含杂质的石膏，杂质包含大量稀土金属。如果能把杂质与石膏完全分离，不仅可得到高纯度、高白度的高纯石膏，杂质渣经再富集后还能成为提炼稀土金属的原料。高纯石膏用途很广泛，以其极高的白度和纯度可用于橡胶、塑料、涂料、造纸、医药、食品等行业，用于制造高级建材和装饰材料、高品质石膏晶须等，可全面替代最优质的天然石膏。唯有全资源化利用才是磷石膏的最终出路。磷化工的迅速发展，对硫酸的需求量增大,而我国硫资源缺乏,大部分依赖进口硫磺制硫酸。因此，把杂质与石膏完全分离成为全资源化利用磷石膏的关键。高纯度白色石膏产品含量达99％以上，杂质中含有二十余种金属，其中大部分为稀土金属，磷石膏利用率近100％，只有这样才可以彻底解决磷石膏资源化利用这一世界性难题。

发明内容

本发明解决的技术问题是，提供一种磷石膏循环再利用的方法，整个工艺过程平稳，磷石膏利用率高，具有显著的经济效益。

本发明的技术方案为，一种磷石膏循环再利用的方法,包括以下步骤：

(1)制备磷石膏浆：将磷石膏和水按照1:3-5的比例混合，搅拌，静置0.2-0.5h，掺入相对于混合物总量0.08-0.12％的助磨剂，再用球磨机球磨，制成磷石膏浆；

(2)浸出固体磷：用3.5-6.2％的硫酸溶液处理磷石膏浆，按重量计，加入的硫酸与磷石膏浆之间的比例为1:3.2-4.0，将温度控制在28-34℃，搅拌处理0.4-0.6小时，静置3-5h，浸出固体磷，固体磷相从一次母液中分离出来，磷残余物用纯化水洗涤，回收一次洗涤液，再次返回至磷石膏浆中；

(3)浸出稀土金属：将步骤(2)处理过的磷石膏浆继续用8-10％的硫酸溶液处理，按重量计，加入的硫酸与磷石膏浆之间的比例为1:1.2-2.8，将温度控制在64-72℃，搅拌处理0.5-1.5小时，浸出不溶的黑渣，即为稀土金属， 经过滤，将稀土金属从二次母液中分离出来，用纯化水洗涤，留二次洗涤液待用；