【冠亞技術(shu)CS-001石(shi)膏水(shui)份快速(su)測定儀】磷(lin)石(shi)膏是磷(lin)酸(suan)和磷(lin)酸(suan)鹽肥料生(sheng)產(chan)(chan)過(guo)程中(zhong)產(chan)(chan)生(sheng)的(de)副產(chan)(chan)物(wu)，在(zai)很多(duo)領域都是一(yi)種可用(yong)的(de)基礎素材。磷(lin)石(shi)膏的(de)綜合利用(yong)不僅能(neng)解決磷(lin)石(shi)膏的(de)堆放問題(ti)而(er)且還能(neng)解決環境污染(ran)的(de)問題(ti)。磷(lin)石(shi)膏改性及其應用(yong)是當前研究熱點之一(yi)。

1.磷石膏概述

      磷(lin)石膏(gao)主要是在(zai)磷(lin)酸生(sheng)產過程當中(zhong)，磷(lin)礦經過硫(liu)酸的(de)侵(qin)蝕所產生(sheng)的(de)固體廢渣(zha)，是一種可回收利(li)用的(de)材料，特別是在(zai)當前的(de)循環(huan)可持續(xu)發(fa)展思(si)想下，磷(lin)石膏(gao)更是在(zai)多個領域得到(dao)了應用。

1.1磷(lin)石膏的物理特性

      磷(lin)石(shi)(shi)膏是一種(zhong)顏色為灰(hui)白(bai)色或黃白(bai)色的(de)(de)并(bing)且(qie)主(zhu)要以針狀(zhuang)晶(jing)(jing)體(ti)、多晶(jing)(jing)核晶(jing)(jing)體(ti)、單分散板狀(zhuang)晶(jing)(jing)體(ti)、密實晶(jing)(jing)體(ti)結晶(jing)(jing)形態(tai)存在的(de)(de)細粉狀(zhuang)固(gu)體(ti)。磷(lin)石(shi)(shi)膏中的(de)(de)主(zhu)要礦物(wu)成分為石(shi)(shi)膏，石(shi)(shi)膏在磷(lin)石(shi)(shi)膏全料(liao)中約占96%~97%，其次(ci)是石(shi)(shi)英和(he)選礦劑殘渣，石(shi)(shi)英占磷(lin)石(shi)(shi)膏的(de)(de)3%左(zuo)右(you)。磷(lin)石(shi)(shi)膏的(de)(de)含(han)水(shui)率(lv)隨溫(wen)度(du)的(de)(de)升高(gao)而迅(xun)速(su)增大，磷(lin)石(shi)(shi)膏溶解(jie)度(du)極小并(bing)且(qie)溶解(jie)度(du)隨溫(wen)度(du)升高(gao)而降低，層間滲透性大于水(shui)平層內的(de)(de)滲透性，磷(lin)石(shi)(shi)膏材料(liao)是應變軟(ruan)化材料(liao)。

1.2磷石膏的化學特(te)性(xing)

      磷(lin)(lin)(lin)石(shi)膏(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)主(zhu)要化(hua)學成分(fen)是氧化(hua)鈣和(he)(he)(he)三氧化(hua)硫，磷(lin)(lin)(lin)石(shi)膏(gao)(gao)(gao)中(zhong)還(huan)含(han)(han)有一(yi)定(ding)量(liang)的(de)(de)(de)結晶水以及二氧化(hua)硫、磷(lin)(lin)(lin)、氟和(he)(he)(he)有機物等雜質(zhi)，磷(lin)(lin)(lin)石(shi)膏(gao)(gao)(gao)粒(li)(li)徑(jing)(jing)呈正態分(fen)布且分(fen)布較為集(ji)中(zhong)，磷(lin)(lin)(lin)石(shi)膏(gao)(gao)(gao)中(zhong)雜質(zhi)含(han)(han)量(liang)的(de)(de)(de)多少與(yu)磷(lin)(lin)(lin)石(shi)膏(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)形貌(mao)息(xi)息(xi)相關，磷(lin)(lin)(lin)石(shi)膏(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)形貌(mao)越規則，磷(lin)(lin)(lin)石(shi)膏(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)粒(li)(li)徑(jing)(jing)就越大，磷(lin)(lin)(lin)石(shi)膏(gao)(gao)(gao)中(zhong)雜質(zhi)的(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)就越少。磷(lin)(lin)(lin)石(shi)膏(gao)(gao)(gao)具有耐(nai)高溫和(he)(he)(he)耐(nai)化(hua)學腐蝕(shi)的(de)(de)(de)特點，磷(lin)(lin)(lin)石(shi)膏(gao)(gao)(gao)最大的(de)(de)(de)優(you)點就是強(qiang)度高、韌性(xing)好。磷(lin)(lin)(lin)石(shi)膏(gao)(gao)(gao)與(yu)聚(ju)合物具有非常強(qiang)的(de)(de)(de)親和(he)(he)(he)力，這使得磷(lin)(lin)(lin)石(shi)膏(gao)(gao)(gao)容(rong)易用(yong)聚(ju)合物進行表面處理，也能與(yu)聚(ju)合物加工生成復合材料。

1.3磷石膏的(de)主要元(yuan)素(su)及其分布(bu)

      在磷石(shi)膏中，主要(yao)元(yuan)素的(de)分布規律為：

（1）K、Fe、Mg、Cr、As、Zn、F等元(yuan)素(su)，隨堆存時間(jian)增加(jia)，流失量也增加(jia)，流失率為69.2%~100.00%。新鮮(xian)磷(lin)石(shi)膏堆存一年之(zhi)后，Zn、Mg、Cr元(yuan)素(su)幾乎完全流失。

（2）堆存時(shi)間增(zeng)加，Na、Co、Pb、Sr含量(liang)下降幅度不大，流(liu)失(shi)量(liang)比較小。

（3）Ti、Ni的含(han)量在堆存中(zhong)沒有明顯變化，表現為略(lve)微升(sheng)高的趨勢。

2.磷石膏的(de)改性(xing)

2.1磷石膏物理改性(xing)

2.1.1磷石膏的超聲改性(xing)

      刁(diao)夢娜等用(yong)超聲(sheng)波對無(wu)(wu)水硫酸鈣晶(jing)須(ACSW)進(jin)行改性(xing)(xing)。具體做法是(shi)將 ACSW 分(fen)(fen)散(san)于無(wu)(wu)水乙醇中(zhong)，超聲(sheng)處理40min，在50℃下烘(hong)干備(bei)用(yong)。無(wu)(wu)水硫酸鈣晶(jing)須超聲(sheng)改性(xing)(xing)工藝及操作簡單、成(cheng)本低廉。超聲(sheng)改性(xing)(xing)主要(yao)是(shi)提(ti)高(gao)磷石膏在其(qi)他材(cai)(cai)料中(zhong)的(de)分(fen)(fen)散(san)性(xing)(xing)以(yi)提(ti)高(gao)復合材(cai)(cai)料的(de)均一性(xing)(xing)。

2.1.2常見改性處(chu)理

磷石膏常見的改性處理工藝(yi)主要有：

(1)水(shui)洗(xi)：可(ke)除(chu)去共晶(jing)磷以外的(de)其它雜質，除(chu)雜效率可(ke)達96.68%，但水(shui)洗(xi)生產線一次性投資大，能耗高，污水(shui)排放(fang)容易造成二次污染。

(2)浮選：類似于水(shui)洗，主要(yao)適用于有機(ji)質含量較高的磷(lin)石膏(gao)。

(3)石(shi)灰中和：可(ke)使有害(hai)態的(de)(de)磷、氟等雜質(zhi)轉(zhuan)化為(wei)惰性的(de)(de)難溶性鹽(yan)，從而消(xiao)除這些雜質(zhi)對磷石(shi)膏(gao)的(de)(de)不利影(ying)響。該(gai)工藝簡單、投資少(shao)、除雜效果顯(xian)著，是目前(qian)應用最為(wei)廣(guang)泛(fan)的(de)(de)一種除雜改性方法，但(dan)不能消(xiao)除有機(ji)物對磷石(shi)膏(gao)性能的(de)(de)影(ying)響，特別適(shi)用于有機(ji)物含量不高的(de)(de)磷石(shi)膏(gao)。

(4)篩分(fen)(fen)：磷(lin)(lin)石膏中的(de)(de)磷(lin)(lin)、氟、有機物(wu)(wu)等雜質(zhi)(zhi)(zhi)隨著磷(lin)(lin)石膏粒(li)徑的(de)(de)不同(tong)(tong)含(han)(han)量(liang)分(fen)(fen)布也不同(tong)(tong)，即(ji)隨著粒(li)徑變(bian)化呈現不均勻的(de)(de)分(fen)(fen)布。可(ke)溶(rong)磷(lin)(lin)、總磷(lin)(lin)、氟和有機物(wu)(wu)雜質(zhi)(zhi)(zhi)含(han)(han)量(liang)隨著磷(lin)(lin)石膏顆粒(li)度的(de)(de)增加(jia)而(er)迅速增加(jia)；共晶磷(lin)(lin)含(han)(han)量(liang)隨顆粒(li)度的(de)(de)減小而(er)增加(jia)。該工(gong)藝與磷(lin)(lin)石膏的(de)(de)雜質(zhi)(zhi)(zhi)分(fen)(fen)布和顆粒(li)級配密切(qie)相關，應用范圍(wei)較小，當雜質(zhi)(zhi)(zhi)分(fen)(fen)布嚴重(zhong)不均時，除雜效果顯著，可(ke)優(you)先選用。

(5)球磨：磷(lin)石膏(gao)(gao)(gao)中的晶體(ti)粗大(da)、均勻、多呈(cheng)板狀(zhuang)，這種顆粒(li)(li)(li)結(jie)(jie)構(gou)導致磷(lin)石膏(gao)(gao)(gao)膠結(jie)(jie)材的流動性(xing)差(cha)，需水量大(da)，硬化體(ti)性(xing)能差(cha)。而(er)球磨處理可有效改善(shan)這種顆粒(li)(li)(li)結(jie)(jie)構(gou)，使磷(lin)石膏(gao)(gao)(gao)顆粒(li)(li)(li)粒(li)(li)(li)度變小，二水石膏(gao)(gao)(gao)的顆粒(li)(li)(li)形貌(mao)和均勻尺度發(fa)生破壞，呈(cheng)現(xian)柱狀(zhuang)、板狀(zhuang)等多樣化變化，進(jin)而(er)使得(de)膠結(jie)(jie)材流動性(xing)大(da)幅(fu)度增加，最終(zhong)降低(di)了(le)磷(lin)石膏(gao)(gao)(gao)的需水量，改善(shan)硬化體(ti)孔隙率(lv)高、結(jie)(jie)構(gou)疏松(song)的缺(que)陷(xian)。

(6)煅(duan)燒(shao)：共晶磷在800℃煅(duan)燒(shao)情況下可轉化為惰性(xing)的焦磷酸鹽，高溫煅(duan)燒(shao)是目(mu)前去除磷石膏中共晶磷雜質(zhi)最(zui)為有效(xiao)的方法。

2.2磷石膏的化(hua)學改性(xing)

2.2.1偶聯劑改性

      常采用(yong)硅烷偶聯(lian)劑、酞(tai)酸酯偶聯(lian)劑和有(you)機酸對(dui)磷石膏(gao)進(jin)行有(you)機改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)。石文建等采用(yong)硅烷偶聯(lian)劑KH570對(dui)磷石膏(gao)晶(jing)須進(jin)行表面改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)。考(kao)察了改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)時(shi)間、改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)溫度(du)、改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)劑用(yong)量等條件對(dui)磷石膏(gao)晶(jing)須的(de)表面改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)影響。并分析了KH570對(dui)磷石膏(gao)晶(jing)須改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)作用(yong)機理。結果(guo)表明：當(dang)KH570的(de)用(yong)量為(wei)磷石膏(gao)晶(jing)須質量的(de)5%，改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)時(shi)間為(wei)80min，改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)溫度(du)在50℃時(shi)，獲(huo)得最(zui)佳的(de)改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)效果(guo)。

3.煅燒(shao)設備及(ji)工藝

3.1煅燒設(she)備

      目前(qian)常用的石膏煅燒設備主要有炒鍋(guo)、回轉窯(yao)、沸騰爐、氣流(liu)式煅燒、磨(mo)-燒一(yi)體化煅燒設備以及錘式烘干機(ji)等。

3.1.1炒鍋(guo)

      炒鍋(guo)是以高(gao)溫煙氣為(wei)熱源，通過直接或者間接加熱的(de)(de)方式實現氣流與(yu)物料(liao)之間的(de)(de)熱交換(huan)(huan)。炒鍋(guo)工藝是一(yi)種(zhong)傳統的(de)(de)煅燒工藝，為(wei)了(le)適(shi)應氣料(liao)之間的(de)(de)高(gao)效(xiao)換(huan)(huan)熱，其發展先后經歷了(le)間歇炒鍋(guo)、連續炒鍋(guo)、埋(mai)入式炒鍋(guo)以及(ji)錐(zhui)形炒鍋(guo)等階段,該工藝技術(shu)成熟，易于操作，但生產效(xiao)率低、投資大(da)、能耗高(gao)、環境差。

3.1.2回轉(zhuan)窯

      回(hui)轉窯(yao)(yao)是最傳統(tong)的(de)煅燒方式(shi)，同(tong)樣以高溫煙氣為熱(re)源，通過(guo)直(zhi)接(jie)或者間(jian)接(jie)加熱(re)的(de)方式(shi)實現氣料之間(jian)的(de)熱(re)交換(huan)。回(hui)轉窯(yao)(yao)又分為內燒式(shi)、外(wai)燒式(shi)以及套(tao)筒(tong)(tong)式(shi)三大類。其中(zhong)，內燒式(shi)和套(tao)筒(tong)(tong)式(shi)回(hui)轉窯(yao)(yao)通過(guo)石膏與燃(ran)燒氣流直(zhi)接(jie)接(jie)觸換(huan)熱(re)， 完成二水石膏脫水；外(wai)燒式(shi)回(hui)轉窯(yao)(yao)是在窯(yao)(yao)外(wai)加熱(re)，窯(yao)(yao)內石膏通過(guo)筒(tong)(tong)體(ti)間(jian)接(jie)換(huan)熱(re)脫水。該工(gong)藝(yi)(yi)易于控制，操作彈(dan)性大，但工(gong)藝(yi)(yi)系統(tong)復雜，熱(re)耗(hao)較大。

3.1.3沸(fei)騰煅(duan)燒爐

      該工藝(yi)(yi)以高溫(wen)煙氣(qi)(qi)為熱(re)源(yuan)，通(tong)過床(chuang)層內加熱(re)管(guan)實(shi)現氣(qi)(qi)料熱(re)交(jiao)換，完成脫水分解(jie)。該工藝(yi)(yi)傳熱(re)效率高、能(neng)耗低，但設備(bei)體積大，投資(zi)高。

3.1.4氣流式煅燒

      氣(qi)流式煅(duan)燒設備(bei)是(shi)將(jiang)磨(mo)(mo)細后的物料與(yu)(yu)熱氣(qi)流直接接觸換熱完成二水石膏的脫(tuo)水。常見的設備(bei)有:彼特斯磨(mo)(mo)、沙(sha)士基(ji)打磨(mo)(mo)、Delta磨(mo)(mo)以(yi)及斯德動態煅(duan)燒爐。該工藝集粉(fen)磨(mo)(mo)與(yu)(yu)煅(duan)燒于一(yi)體(ti)，設備(bei)體(ti)積小、投資省、生產效(xiao)率(lv)高、能(neng)耗低，但操作(zuo)不穩定(ding)。

3.1.5 錘(chui)式烘干(gan)機

      錘式烘干機(ji)是與傳(chuan)統(tong)的(de)(de)氣流干燥管(guan)配(pei)合使用，集石膏的(de)(de)打散、干燥、脫水、成(cheng)品轉型于一體。該工藝(yi)(yi)操作(zuo)(zuo)簡(jian)單(dan)、能耗低、投資省，但工作(zuo)(zuo)溫度較低。此外，段(duan)慶奎等(deng)采(cai)用懸浮焙燒(shao)爐將雜質(zhi)成(cheng)分(fen)復雜的(de)(de)磷石膏廢渣，處理成(cheng)廣泛用于建筑的(de)(de)高性能石膏制品，該工藝(yi)(yi)擺脫了傳(chuan)統(tong)工藝(yi)(yi)中(zhong)將磷石膏水洗(xi)后利用的(de)(de)老(lao)路子， 避免(mian)了環境與水的(de)(de)二(er)次污(wu)染(ran)，節約水資源,且能夠生(sheng)產出符合國家標準的(de)(de)石膏粉。

3.2煅燒工(gong)藝(yi)

      石膏煅燒(shao)(shao)(shao)(shao)工藝(yi)(yi)按照加熱(re)時間(jian)的(de)長短可分(fen)為快燒(shao)(shao)(shao)(shao)工藝(yi)(yi)和慢燒(shao)(shao)(shao)(shao)工藝(yi)(yi)。前(qian)述述炒鍋系(xi)統、回轉窯系(xi)統、沸騰爐系(xi)統以(yi)及錘式烘干(gan)機，物料(liao)在(zai)系(xi)統內的(de)停留時間(jian)較長，高達30min~2h，屬于低溫慢燒(shao)(shao)(shao)(shao)工藝(yi)(yi)。氣流式煅燒(shao)(shao)(shao)(shao)設備采用邊(bian)磨邊(bian)煅燒(shao)(shao)(shao)(shao)的(de)方(fang)式，多是(shi)瞬間(jian)完成二水石膏的(de)脫水，屬于快燒(shao)(shao)(shao)(shao)工藝(yi)(yi)。

      此外(wai)，根據物料特性，煅燒工(gong)藝還可分為一步(bu)(bu)法(fa)（干(gan)(gan)燥附(fu)(fu)著(zhu)(zhu)水(shui)(shui)與脫去(qu)一個半的結(jie)晶水(shui)(shui)由同(tong)一臺熱工(gong)設備(bei)完成(cheng)）與兩步(bu)(bu)法(fa)（干(gan)(gan)燥附(fu)(fu)著(zhu)(zhu)水(shui)(shui)與脫去(qu)一個半的結(jie)晶水(shui)(shui)分別由不同(tong)的熱工(gong)設備(bei)分別完成(cheng)）。通常石膏原料的附(fu)(fu)著(zhu)(zhu)水(shui)(shui)含量較(jiao)(jiao)低時常采用一步(bu)(bu)法(fa)工(gong)藝；附(fu)(fu)著(zhu)(zhu)水(shui)(shui)含量較(jiao)(jiao)高時宜采用兩步(bu)(bu)法(fa)工(gong)藝。