一种多固废制备胶凝材料的方法

本发明涉及了一种多固废制备胶凝材料的方法，涉及固体废弃物资源化利用领域。

背景技术：

1、磷石膏是湿法磷酸工业的副产物，主要成份为石膏（caso4·2h2o），每生产1 t磷肥（以p2o5计算）产生4.5-5.0 t磷石膏。目前全球磷石膏堆存量已超过60亿t，且每年仍以2亿t的速率继续增长，但其综合利用率仅为25%，为世界性难题，剩余部分主要以堆存为主。我国每年磷石膏产生量约为7500万t，综合利用量已达3400万t/a，利用率为45.3%，剩余部分也就地堆存，堆存量已超过8.3亿t。磷石膏就地堆存，占用土地资源，磷化工企业每年为此花费大量的经费用于建设渣场及其维护管理。磷石膏含未分解磷矿、游离磷酸、氟化物等杂质，大量堆存既污染环境又威胁人类健康。

2、目前大宗利用磷石膏的途径主要为磷石膏建材、制水泥等，这些利用途径都需要先对磷石膏进行分解。近年来，磷石膏分解主要涉及硫还原、碳还原体系。硫还原体系在能耗以及产生so2浓度上优于碳还原体系，但所需硫磺为不可再生资源且我国硫资源匮乏，截至2022年，我国硫磺进口依赖度仍在50%以上。碳还原体系中焦炭也为不可再生资源，但我国废弃生物质数量巨大，可选择废弃生物质替代焦炭与促进剂联用进行磷石膏的分解。对废弃生物质、磷石膏进行合理地利用和处置可提高固体废弃物资源化利用率以及附加值。

3、发明专利cn115650611a中公开了以碳硫混合煅烧作为磷石膏制备水泥熟料热源的方法，将煤粉与液相硫磺分别通过喷枪加入回转窑窑头为磷石膏分解及烧制水泥熟料提供热量，气相温度为在1550 oc以上，固相温度为1400 oc以上。

4、发明专利cn115403285a中公开了一种磷石膏低温分解制备硫铝酸盐水泥的碳减排方法，：以磷石膏完全替代石灰石和天然石膏，将其与氧化铝、二氧化硅、催化剂和焦炭混合，经粉磨、500~900 oc低温分解、1250~1350 oc煅烧制备硫铝酸盐水泥。

5、发明专利cn101708826a中公开了一种用硫磺还原分解磷石膏的方法，磷石膏放入反应器中并在惰性氛围下，升温至500～900 oc预热10～30分钟，然后通入摩尔分率为10～50％的气态硫磺与磷石膏进行还原反应1.0～2.0 h后，将所得硫化钙料块研磨后再与磷石膏按摩尔比1～1.5∶3混合均匀，在非氧化性气氛中、1000～1400 oc下焙烧0.5～3.0 h，所得固体渣料中cao作为水泥熟料用于水泥生产，所产生的尾气so2作为生产硫酸的原料气。

6、在上述磷石膏的催化分解制氧化钙、水泥熟料的方法中，所利用的还原剂都是不可再生资源，同时工艺复杂。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种多固废制备胶凝材料的方法。本发明专利的内容为提供一种简单有效的分解磷石膏制备胶凝材料的方法，与已有技术方案相比，本方法可有效处理固体废弃物磷石膏和生物质，实现资源化利用。

2、本专利的目的在于提供一种多固废制备胶凝材料的方法，其特征在于通过以下步骤实现：

3、（1）生物质、钙质原料、铝质原料、赤泥经烘干、粉碎后备用；

4、（2）按质量份取75~85份钙质原料、10~25份铝质原料、0.5~6份赤泥、根据碳化产率，生物质用量与钙质原料中caso4的摩尔比为2.5~4.0:1，硫酸铁用量与钙质原料中caso4的摩尔比为1:20~35，所取原料经球磨机研磨的混合料过200目筛备用，钙质原料为磷石膏原渣、水洗磷石膏或增白磷石膏中的至少一种，铝质原料为铝渣、铝矾土、铝灰中的一种，生物质为花生壳、棉籽壳、或小麦渣中的至少一种。

5、（3）将步骤（2）所得混合料置于高温炉中加热至300~500 oc反应0.5~1.5 h进行生物质的限氧碳化，再次升温至1100 oc反应1.0~2.0 h进行钙质原料的催化分解，所得固体产物于空气气氛中在1250~1350 oc烧制0.5~2.0 h得胶凝材料。

6、实施方式

7、下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明保护范围并不限于所述内容。

8、实施例所用原料组成见表1，钙质原料、生物质、铝质原料、赤泥、硫酸铁经球磨机研磨后过200目筛，加水拌和后制成f50mm*5mm试样，磷石膏、生物质、铝质原料、赤泥、硫酸铁加入量见表1。将制备好的试样烘干后，将试样放入坩埚中按程序升温在300 oc~500 oc下限氧碳化0.5 h ~ 2 .0 h，在1100 oc保温1.0~2.0 h，所得固体产物于空气气氛中在1250~1350 oc烧制0.5~2.0 h得胶凝材料。

9、表1 胶凝材料生料配比

10、

11、从实施例1到实施例7可以得出，采用此方法制备的胶凝材料28d抗压强度均大于47.3mpa。

技术特征：

1.一种多固废制备胶凝材料的方法，其主要步骤如下：

2.如权利要求1所述的一种多固废制备胶凝材料的方法，其特征在于，所述步骤（1）中生物质为花生壳、棉籽壳、或小麦渣中的至少一种。

3.如权利要求1所述的一种多固废制备胶凝材料的方法，其特征在于：所述步骤（1）中钙质原料为磷石膏原渣、水洗磷石膏或增白磷石膏中的至少一种。

技术总结
本发明提供了一种多固废制备胶凝材料的方法，涉及固体废弃物资源化利用领域。具体方案为：将生物质、钙质原料、铝质原料、赤泥、经烘干破碎后与硫酸铁混匀得生料，在300~500 oC限氧碳化，在1100 oC催化分解，在1250 oC~1350 oC烧制胶凝材料，本方法所用固体废弃物来源广，可实现固体废弃物的高质资源化利用。

技术研发人员：邓秋林,罗陈莉,涂俊宏,雷琴,廖思艺,欧阳杰,董发勤,谭宏斌
受保护的技术使用者：西南科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8