[发明专利]磷石膏与磷矿浮选尾矿协同稳定固化方法

说明书

本发明公开了一种磷石膏与磷矿浮选尾矿协同稳定固化方法，其特征在于：将磷石膏和磷矿浮选尾矿混合，调初始pH8‑10堆放固化。当磷石膏与磷矿浮选尾矿质量比为1:1，初始pH值8.0，稳定固化30天，浸出液中F^‑和PO₄^3‑的浓度分别为4.0mg/L和6.01mg/L。F‑和PO43‑以(Ca、Mg、Zn)F2和(Ca、Mg、Zn)3(PO4)2进行稳定固化。浸出实验结果表明，磷石膏和磷矿石浮选尾矿协同稳定固化30天以上，PO43‑和F‑以及重金属离子浓度均在GB8978‑1996允许范围内。

技术领域

本发明涉及一种磷石膏与磷矿浮选尾矿协同稳定固化方法，属于固废固化领域。

背景技术

目前，固体废物的无害化处理、再利用和残留处置影响着生态环境的健康发展。磷肥工业生产大量的副产品，即磷石膏(简称PG)，它是磷矿与硫酸反应制备磷酸过程产生的工业废渣(含水量为20％-30％)。据估计，大约每1吨磷酸产生5吨磷石膏。磷酸生产的化学方程式如下:

Ca₅F(PO₄)₃+5H₂SO₄+10H₂O→3H₃PO₄+5CaSO₄·2H₂O+HF

磷石膏在世界范围内生产，据估计，全球每年将生产2亿多吨，其中6000多万吨在中国生产。磷石膏主要由CaSO₄·2H₂O和SiO₂组成，同时含有较高的一些杂质，如H₃PO₄、Ca(H₂PO₄)·2H₂O、CaHPO₄·2H₂O、Ca₃(PO₄)₂，氟化物(NaF、Na₂SiF₆、Na₃AlF₆、Na₃FeF₆和CaF₂)、微量金属、有机物以及放射性元素。如今，世界上只有15％的磷石膏产品作为建筑材料、农业肥料或土壤改良利用。事实上，85％的磷石膏未进行处理，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⁺。磷石膏直接排放将会造成严重的环境污染。

磷矿浮选过程中将会排放大量的磷矿浮选尾矿(POFT，含水量为20％-30％)。磷矿浮选尾矿主要由白云石(CaMg(CO₃)₂)、(Ca₅(PO₄)₃F)、CaSO₄·2H₂O以及SiO₂组成，同时还含有其他杂质。在磷矿浮选尾矿中，P₂O₅质量分数小于10％，MgO质量分数大于15％。世界上只有7％的磷矿浮选尾矿循环利用，如用作建筑材料、农业肥料、陶粒、硫酸铁。93％的磷矿浮选尾矿大多直接处置在尾矿库中，没有进行任何处理直接堆放渣场，占用大量土地，造成严重的生态污染。实际上，磷、镁和钙是磷矿浮选尾矿中可重复利用的资源，合理开发利用磷矿浮选尾矿不仅可以减少环境污染，而且有利于磷肥工业的可持续清洁生产。