磷石膏的应用和改性方法

背景及概述^[1][2]

即含磷石膏，是湿法磷酸生产中的一种副产物。由于生产流程不同而有含磷二水石膏(CaSO₄·2H₂O)和半水石膏(CaSO₅·1/2H₂O)。主要成分除硫酸钙外，还含有少量未分解的磷矿粉、游离磷酸、磷酸铁、磷酸铝和氟硅酸盐等杂质。较纯净的可用作制造水泥、硫酸、硫酸铵以及建筑材料的原料。也可用于某些碱性土壤，即可利用其中水溶性五氧化二磷，又可改良土壤。其硫酸根对缺硫土壤，也是需要的。

改性^[2]

磷石膏是磷肥工业的固体废弃物，一般每生产1吨磷酸约产生5-6吨磷石膏，每生产1吨磷酸二铵排放2.5-5吨磷石膏。目前，无论国外还是国内，磷石膏的综合利用率都比较低，主要采用堆存的方式处理。我国磷石膏累计排量近亿吨，是石膏废渣中排量的一种，排出的磷石膏渣占用大量土地，形成渣山，严重污染环境。

目前磷石膏的产量很大，但其利用率很低。导致磷石膏利用率低的原因有很多，但最主要的是磷石膏表面性能较差，导致其利用途径比较单一。通过对磷石膏的性能进行分析和理解，CN201810143006探索了一种设备简单、成本较低的磷石膏改性方法，从而改善磷石膏的表面性能，进而拓展磷石膏的综合利用途径。

一种磷石膏改性方法，步骤如下：

1）将磷石膏置于研磨机中进行研磨，研磨后过400目筛，得A品；

2）将A品与生石灰放入搅拌加热装置中搅拌混匀，调整混合物的pH值为10，得B品；

3）将B品进行加热搅拌处理，并控制温度为120℃，加热搅拌处理70min后，得C品；

4）依次向C品中加入质量份为0.75%的钛酸酯偶联剂、质量份为0.75%的铝酸酯偶联剂、质量份为0.5%的液体石蜡和质量份为1.5%的硬脂酸，加入前，上述添加剂分别用等质量的工业乙醇稀释，继续进行加热搅拌处理，并控制温度为100℃，加热搅拌处理50min，最后得到改性磷石膏。

通过上述方法将磷石膏进行改性处理，改性得到的磷石膏的表面性能得到了大大的提高，扩展了其在工业方面的应用，提高了磷石膏的利用价值。实验证明：传统处理方法制得的改性磷石膏存在团聚现象，45微米试验筛筛余物通常大于3%。本发明制得的改性磷石膏用45微米试验筛测试，其筛余物≤0.3%，活化度质量分数≥90%，吸油量≤70mL/100g，符合标准要求，可用作PVC、PP等塑料产品的加工填料使用。

微粉化^[3]

一种活性磷石膏微粉制备方法，步骤如下：

1）将颗粒度为20微米的磷石膏微粉与氧化钙放入搅拌加热装置中搅拌混匀，调整混合 物的pH值为10，得A品；

2）将A品进行加热搅拌处理，控制温度为120℃，加热时间70min，得B品；

3）向B品中加入质量份为2%的铝酸酯偶联剂，铝酸酯偶联剂加入时用同等质量的工业 乙醇稀释，继续进行加热搅拌处理，控制加热温度为90℃，加热搅拌40min，最后得到活性磷 石膏微粉。

通过上述方法将磷石膏微粉进行表面处理，得到的磷石膏微粉的表面性能得 到了大大的提高，扩展了其在工业方面的应用，提高了磷石膏的利用价值。传统处理方法制 得的磷石膏微粉存在团聚现象，45微米试验筛筛余物通常大于3%。本磷石膏微 粉用45微米试验筛测试，其筛余物≤0.3%，活化度质量分数≥90%，吸油量≤69mL/100g，符 合标准要求，可用作PVC、PP等塑料产品的加工填料使用。

应用^[4-5]

一种无土栽培用磷石膏陶粒及其制备方法，经过将磷石膏烘干，将粘土、页岩、铝矾土配制成添加剂粉，并将添加剂粉采用磷酸脲改性处理，再将磷石膏与改性添加剂粉混合造粒成颗粒，并经过蒸汽养护或者烘干处理，使得制备的陶粒的堆密度较优，筒压强度较优，透气性较好，保水性能较优，用于作物无土栽培基质配制后，栽培作物，能够改善作物生长质量，改善作物生长品质。

一种高强度磷石膏透水砖及其制造方法，该透水砖以磷石膏、活性水淬渣、环氧树脂为主要原料，通过物料充分混合、成型、养护等工序处理等步骤制得高强度磷石膏透水砖，其中磷石膏的用量为总组份的40％～80％，制成的透水砖强度高，且生产成本低，拓宽了磷石膏综合利用率，可有效缓解磷化工行业发展过程中的固体废弃物综合利用的压力。

主要参考资料

[1]简明精细化工大辞典

[2][中国发明]CN201810143006.2一种磷石膏改性方法

[3] [中国发明] CN201810141828.7 一种活性磷石膏微粉制备方法

[4] CN201710875706.6一种无土栽培用磷石膏陶粒及其制备方法

[5] CN201710725897.8一种高强度磷石膏透水砖及其制造方法