環(huán)境工程中化工廢渣磷石膏污染的治理探討

1、環(huán)境工程中化工廢渣磷石膏污染的治理討論環(huán)境工程中化工廢渣磷石膏污染的治理討論化工廢渣是指化學(xué)工業(yè)消費(fèi)過程中排出的各種工業(yè)廢渣。由于化工消費(fèi)過程中所用的原料種類、反響條件和二次回用方式等的不同，使得產(chǎn)生廢渣的化學(xué)成分和礦物組成等均有較大差異。國家經(jīng)貿(mào)委發(fā)布的?資源綜合利用目錄?介紹的化工廢渣包括：硫鐵礦渣、硫鐵礦、煅燒渣、硫酸渣、硫石膏、磷石膏、磷礦煅燒渣、含氰廢渣、電石渣、磷肥渣、硫磺渣、堿渣、含鋇廢渣、鉻渣、鹽泥、總?cè)軇┰?、黃磷渣、檸檬酸渣、制糖廢渣、脫硫石膏、氟石膏、廢石膏模等。就其中的磷肥渣而言，2001年12月，我國參加了世界貿(mào)易組織T后給我國磷復(fù)肥工業(yè)帶來了極大的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。國家各有

2、關(guān)指導(dǎo)部門對磷復(fù)肥工業(yè)非常重視，在政策上給予了各種支持，使我國磷復(fù)肥行業(yè)一直保持著產(chǎn)銷兩旺的好勢頭，顯示了較強(qiáng)的應(yīng)對入世才能。根據(jù)農(nóng)業(yè)部的統(tǒng)計資料，2002年全國施用化肥433915萬噸折純，其中磷肥71212萬噸P25，復(fù)合肥104612萬tN+P25+K2。復(fù)合肥中氮磷鉀比例假如按1：1：1計算，其中含有磷肥約348.7萬噸P25。因此，2002年我國總的磷肥施用量合計約1060.9萬噸P25，而對我國今后磷肥需求量的預(yù)測如下見表1。由此可看出，我國對磷肥的需求很大。而磷肥、磷酸消費(fèi)企業(yè)排放的固體廢棄物-磷石膏截止2022年累積量已超過22000kt，只有大約27.7%得到了再利用。從而可

3、看出，化工廢渣的無控制排放已經(jīng)形成較大的污染源。2022年，我國較大的固體廢物污染事件共47次，絕大局部是由工業(yè)固體廢物混亂管理引起；而且在2022年12月到2022年1月兩個月內(nèi)，環(huán)?？偩滞▓蟮?起突發(fā)環(huán)境事件中，也有2起事件是由化工廢渣的無控制遷移擴(kuò)散引起。因此，化工廢渣的回收利用越來越受到相關(guān)部門的重視。本文就化工廢渣磷石膏的治理進(jìn)展了討論。1磷石膏的環(huán)境問題磷石膏一般為淺黃、淺灰或黑灰色的細(xì)粉狀固體，含水率20%30%，容重0.733%0.800%g/3；粘性較大、流動性差，呈酸性，略有異味；主要成分為aS42H2。并含有少量的Si2、S23、Fe23、a、e，微量的重金屬離子及放射性

4、元素及未分解的磷礦粉P25F-和游離酸等雜質(zhì)。隨著高濃度磷復(fù)肥、磷酸和洗滌劑工業(yè)的迅速開展，磷石膏廢渣急劇增加每消費(fèi)1t磷酸約排放5t磷石膏。2022年，世界磷石膏年排放量達(dá)2.8億t，我國已超過2200萬t，大多數(shù)處于無控排放狀態(tài)。這么大的廢棄物大量占用土地，一旦泄漏，一般其污染半徑是堆存地半徑的幾十倍，甚至上百倍，并且在堆積過程中易與周圍環(huán)境發(fā)生物理化學(xué)作用，形成新的物質(zhì)形態(tài)，進(jìn)入地下水系統(tǒng)，并隨之遷移，流向水源地或天然排泄區(qū)，造成環(huán)境污染。對周邊原生的生物多樣性產(chǎn)生致命影響，生物多樣性喪失后，受損生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)會變得極其緩慢，同時由于滲濾液對下游和周圍地區(qū)產(chǎn)生污染，也間接影響到周本文由論

5、文聯(lián)盟搜集整理圍地區(qū)的生物多樣性。2磷石膏的治理和資源化利用2.1用于工業(yè)消費(fèi)通過對磷石膏進(jìn)展預(yù)處理改性，代替天然石膏應(yīng)用于水泥工業(yè)、石膏建材制品的消費(fèi)中。Singh等采用檸檬酸溶液3%4%來純化磷石膏，并用于制造水泥和石膏肥料，純化過程使得石膏中磷酸鹽和氟化物轉(zhuǎn)化為水溶性的磷酸、檸檬酸鈉、鋁酸鹽、氫氟酸、高鐵酸鹽等而去除，純化后的磷酸鹽與礦物石膏制成的水泥質(zhì)量較好。2.1.1消費(fèi)低堿度水泥它是以磷石膏、石灰石和礬土為原料，在立窯中燒制的硫鋁酸鹽水泥熟料，其主要礦物為無水硫鋁酸鈣約65%和硅酸三鈣約25%，外摻磷石膏和石灰石磨制而成。工廠理論說明，該水泥具有早期強(qiáng)度高、硬化快、堿度低、微膨脹等

6、特性，本錢低于硅酸鹽水泥，用該水泥制造的玻璃纖維增強(qiáng)水泥制品具有重量輕、強(qiáng)度高、韌性好、耐火、耐水、可鋸、可釘、不翅曲、不變形等優(yōu)點，現(xiàn)已經(jīng)廣泛用于制造GR輕質(zhì)多孔板。2.1.2用作水泥緩凝劑磷石膏中的雜質(zhì)會推延水泥的初凝時間，使其強(qiáng)度下降，故在用作緩凝劑之前，應(yīng)參照如下方法對其進(jìn)展適當(dāng)改性：水洗處理：將磷石膏以水膏比為3-5：1的比例混合，攪拌靜置，去除上層懸浮物；將磷石膏煅燒，再用石灰中和，最后水化；將枯燥后的磷石膏加石灰中和，再入窯煅燒，再水化；將磷石膏自然晾曬半年左右；將磷石膏與窯灰、石灰或電石渣攪拌中和，使其含水量降至9%左右，再加壓成型；用檸檬酸處理磷石膏，把磷、氟雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為可水洗

7、的檸檬酸鹽、鋁酸鹽以及鐵酸鹽。日本在水泥廠設(shè)計之初就考慮應(yīng)用磷石膏緩凝劑技術(shù)，如今75%的磷石膏已被用來消費(fèi)水泥緩凝劑。1999年我國銅陵化工集團(tuán)投產(chǎn)了一套100Kt/a的水泥緩凝劑裝置，用戶反映良好。杭州水泥廠、馬鞍山水泥廠、上海水泥廠的理論說明：用改性磷石膏代替天然石膏作緩凝劑，水泥強(qiáng)度高、后期強(qiáng)度大，且能降低消費(fèi)本錢。2.2用于化工原料消費(fèi)主要用于硫酸、硫酸銨、硫酸鉀、硫脲和碳酸鈣以及其他相關(guān)產(chǎn)品的消費(fèi)，從而彌補(bǔ)我國硫資源的缺乏。2.2.1用磷石膏聯(lián)產(chǎn)硫酸該工藝的原理是將磷石膏高溫分解，所得S3用于消費(fèi)硫酸，工藝過程主要由磷石膏枯燥、脫水、煅燒、水泥燒成、S2凈化、S2轉(zhuǎn)化吸收等工序組成

8、，其優(yōu)點是：磷石膏中的鈣和硫得以充分利用；磷石膏被消化而不產(chǎn)生二次廢渣；控制好制酸尾氣吸收，可實現(xiàn)尾氣達(dá)標(biāo)排放；副產(chǎn)的硫酸用于磷酸消費(fèi)，減少了硫酸外購和運(yùn)輸量，降低了產(chǎn)品本錢。缺點是消費(fèi)設(shè)備效率低、投資大、能耗高。2.3作土壤改進(jìn)劑及肥料磷石膏呈酸性，pH值為14，可作鹽堿地、紅壤旱地的土壤改進(jìn)劑?？捎糜谙M(fèi)硫酸鉀、硫酸銨并聯(lián)產(chǎn)硫酸鉀銨和氮磷鉀復(fù)合肥料。多年來，國內(nèi)農(nóng)科院所不斷進(jìn)展了磷石膏改進(jìn)土壤的試驗研究，結(jié)果說明：磷石膏是一種良好的硫肥，施用后對油料作物如花生、油菜、大豆、芝麻、向日葵等的增產(chǎn)約為15%30%，每畝鹽堿地PH=9施用3001600kg磷石膏，改進(jìn)效果可延續(xù)810年；此外，將磷石膏和尿素在高濕度下混合、枯燥，可制成吸濕性小而肥效比尿素高的長效氮肥尿素石膏aS44NH22，這