[发明专利]一种利用磷石膏和铝灰同步制备硫酸和胶凝材料的方法

说明书

本发明公开了一种利用磷石膏和铝灰同步制备硫酸和胶凝材料的方法，以磷石膏和铝灰为原料，同步制备硫酸和胶凝材料，所制备的硫酸水溶液硫酸质量分数最高为43%，所制备的胶凝材料最高强度可达46.79MPa。本发明制备操作过程简单，且设备要求低。

技术领域

本发明涉及一种利用磷石膏和铝灰同步制备硫酸和胶凝材料的方法，属于固体废弃物无害化处置领域。

背景技术

磷肥是三大化肥之一，其生产与供应关系到国家粮食安全及民生基础产业。磷酸是磷肥生产的基础原料，而磷酸通常通过硫酸溶解磷矿石制备。在应用磷矿石生成磷酸过程中，会无可避免地产生大量的磷石膏副产品。磷石膏呈酸性，主要成分为二水硫酸钙，含有少量的磷、氟等杂质。我国现有磷石膏堆存量逾2亿吨，磷石膏的堆存泄漏易导致地下水总磷超标，造成水体富营养化的问题，影响流域生态系统健康。因此，行业需提升磷石膏综合利用率，拓展磷石膏利用途径。

我国是铝生产及消费大国，在原铝生产、加工、再生等过程(熔炼、电解、除尘)易产生大量的铝灰。当前，我国铝灰年产量已超过300万吨。铝灰具有毒害性和反应性，若未经处理随意倾倒及填埋，会造成严重的环境污染。

因此，若能研发磷石膏和铝灰无害化处置及资源化利用协同技术，可为解决上述磷石膏和铝灰带来的问题提供可借鉴技术思路。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供了一种利用磷石膏和铝灰同步制备硫酸和胶凝材料的方法。

技术方案：本发明提供了一种利用磷石膏和铝灰同步制备硫酸和胶凝材料的方法，包括以下步骤：

(1)将生石灰、铝灰和磷石膏混合，搅拌均匀，得到钙铝掺磷石膏；

(2)将水和钙铝掺磷石膏搅拌均匀，得到钙铝掺磷石膏浆；

(3)将钙铝掺磷石膏浆置于电解槽阴极槽中，接通电源，并同步从阴极槽底部曝入二氧化碳气体，处置2～12小时后，从电解槽阳极槽获得阳极液，从电解槽阴极槽获得阴极浆；所述电解槽阴极槽和阳极槽之间平行放置隔膜和硫酸根阴离子交换膜，所述隔膜与钙铝掺磷石膏浆直接接触；

(4)将阳极液过滤，得到硫酸水溶液；

(5)将阴极浆烘干、煅烧、磨粉，得到胶凝材料。

进一步地，步骤(1)中所述生石灰、铝灰和磷石膏的质量比为2.5～12.5:10～30:100。

进一步地，步骤(2)中所述水和钙铝掺磷石膏的液固比为2～4:1mL/g。

进一步地，步骤(3)中所述电源为直流电源，电流为200～2000A，电压为20～200V。

进一步地，步骤(3)中所述二氧化碳气体曝气量为0.5～4.5L/min。

进一步地，步骤(5)中所述煅烧温度为1000～1600℃。

进一步地，步骤(5)中所述煅烧时间为10～40分钟。