[发明专利]一种利用灼烧生料无害化处理磷尾矿和磷石膏的方法

说明书

本发明公开了一种利用灼烧生料无害化处理磷尾矿和磷石膏的方法，主要特征在于选择灼烧生料作为处理剂，通过配料装置，将灼烧生料、磷尾矿以及磷石膏运送至搅拌混匀装置，混合均匀后输送到渣场进行堆存。本发明采用的灼烧生料处理剂相比传统生石灰具有粒径小、成本低、活性高、原料易制备等优势。同时与现有技术相比较，本发明具有反应条件温和，操作简便，设备易得，且能大幅降低人力和设备成本，为今后磷尾矿和磷石膏的资源化利用创造条件。

技术领域

本发明属于环境保护领域，涉及湿法磷化工行业固体废弃物处理处置领域。

背景技术

磷石膏是指在磷酸生产中用硫酸与磷矿反应排放出的工业固体废物，其主要成分是CaSO₄·2H₂O，另外含有少量未浸出的含磷矿物、氟化物、磷酸、有机质、酸不溶物、铁铝化合物等杂质。随着我国磷化工企业的快速发展，磷石膏排放量增加。目前我国磷石膏年排放量已达5000万t左右，累计堆存量超过2亿t。国内磷石膏还没有较好的利用途径，大多采用直接填埋堆存处理处置，既占用土地，又浪费资源，其中含有磷、氟、有机物等有害物质容易对周边环境造成污染。总之，磷石膏已严重制约着整个磷化工企业的可持续发展。

磷尾矿是指在湿法磷酸生产中浮选工艺过程产生的副产物，其主要成分含有白云石（CaMg(CO₃)₂）、（Ca₅(PO₄)₃F）、CaSO₄·2H₂O以及SiO₂。目前，我国磷尾矿的综合利用率只有7%左右，大量浮选尾矿直接堆存在尾矿库。尾矿库中的浮选尾矿会对矿区周边环境造成污染。主要表现在：降雨条件下，一些有害化学元素发生迁移转化，对大气、水、土壤造成严重污染；此外，浮选尾矿残留的浮选剂也会对周边生态环境造成危害。

灼烧生料是水泥生料经水泥窑尾预热器中的高温预热、脱水、去有机质，且其中生料主要原料-石灰石（石灰石中CaCO₃大于90%以上）在水泥窑分解炉发生高温分解，当物料在分解炉中分解到90-95%之间， 便经预热器系统中的末级预热器进行料气分离，此时形成的物料便是灼烧生料。相比传统碱性物料，灼烧生料中CaO含量达75%以上，纳米级CaO具有高反应活性，灼烧级SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃能进一步提升该碱性物料活性。此外，相比传统生石灰，灼烧生料具有活性高、成本低等优势。

磷石膏的pH值在2~4之间，其中含有可溶性金属离子，如Ca²⁺、Mg²⁺、PO₄^3-、F^-、Zn²⁺、Fe²⁺、Pb²⁺、Al³⁺、Cu²⁺、Cr⁶⁺、As²⁺。磷尾矿的pH值范围在6~7，磷石膏中的白云石（CaMg(CO₃)₂）与磷尾矿中的H⁺反应生成Mg²⁺和Ca²⁺可稳定固化磷石膏中PO₄^{3 -}和F^-；此外，灼烧生料种释放出大量的Ca²⁺和OH^-能够促进磷石膏和磷尾矿PO₄^{3 -}和F^-的稳定固化。上述过程涉及的主要反应方程式如下：

CaO+H₂O→Ca(OH)₂ （1）