專利名稱：一種利用微波技術(shù)誘導(dǎo)改性磷石膏的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磷石膏改性利用技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種利用微波技術(shù)誘導(dǎo)改性磷石膏的方法。
背景技術(shù)：
磷石膏是濕法生產(chǎn)磷酸工藝過程中產(chǎn)生的固體廢棄物，其主要成分是CaSO4 2H20，同時(shí)也含有部分 H3PO4' Ca(H2PO4)2 H20、CaHPO4 2H20、Ca3 (PO4)2 以及硫化物(NaF, Na2SiF6, Na3AlF6, Na3FeF6, CaF2) 目前我國磷石膏綜合利用率僅為15%。全國已堆積了 I億多噸，每年還以2000萬噸的速度遞增，僅云南省就堆積了 4000多萬噸磷石膏。2006年5月國家環(huán)保總局以環(huán)函(2006) 176號(hào)文的形式，將磷石膏定性為危險(xiǎn)固體廢棄物，列為國家固體廢棄物污染環(huán)境的防治對象。磷石膏的資源化利用已成為磷肥行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。因此，如何綜合利用磷石膏、控制磷石膏產(chǎn)生的污染、以廢治廢，提高磷石膏的利 用價(jià)值，創(chuàng)造良好的社會(huì)效益和環(huán)境效益就顯得尤其重要。國內(nèi)外采用微波誘導(dǎo)處理磷石膏的研究主要集中于采用微波技術(shù)對磷石膏進(jìn)行凈化處理。在公開號(hào)為CN101811016A的申請中公開了微波處理制備用于碘化氫催化分解的改性活性炭的方法。該方法包括步驟將活性炭置于微波爐中，在保護(hù)氣的保護(hù)下，以100 800W的功率、2450MHz的頻率進(jìn)行微波處理5 30min，即得改性活性炭。在專利CN200610130548. 3中公開了利用煙氣脫硫的污泥活性炭的制備方法。該方法包括(I)污泥的預(yù)處理，(2)微波處理千污泥，(3)炭化，(4)物理活化，(5)微波改性的步驟。在微波改性制備活性炭和城市污泥研究方向中，微波技術(shù)作為一種較為成熟的手段應(yīng)用于固體廢棄物的資源化利用中，但在作為改性磷石膏的手段卻較少研究。國內(nèi)外多采用球磨法、閃燒法、石灰中和法等方法對磷石膏進(jìn)行改性，顯然這些方法在很大程度上能夠去除磷石膏中的雜質(zhì)，但對于改善磷石膏表面電荷分布、表面能、增加比表面積卻無貢獻(xiàn)。針對利用微波技術(shù)改性磷石膏在國內(nèi)外尚未見突破性研究。有必要研究使用微波技術(shù)對磷石膏進(jìn)行誘導(dǎo)處理，改變其表面電荷分布、改善表面能、增加比表面積。若能在磷石膏已具有一定吸附容量的基礎(chǔ)上，采用微波手段，將磷石膏內(nèi)部多孔結(jié)構(gòu)改造成開放性孔穴，使磷石膏顆粒表面呈蜂窩狀結(jié)構(gòu)，增加其比表面積則可大大提高磷石膏在處理重金屬廢水中的實(shí)用性，拓寬其資源化利用途徑。

發(fā)明內(nèi)容
為改善磷石膏表面電荷分布、表面能、增加比表面積，本發(fā)明提供一種利用微波技術(shù)誘導(dǎo)改性磷石膏的方法，經(jīng)微波改性后的磷石膏比表面積大、吸附容量高，磷石膏的表面自由能與電位也得到提高與改變。本發(fā)明通過下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種利用微波技術(shù)誘導(dǎo)改性磷石膏的方法，經(jīng)過下列各步驟
將磷石膏球磨至160 200目，再按磷石膏與無定形介電物質(zhì)的質(zhì)量比為I 2 0. 05 0. I，加入無定形介電物質(zhì)混合后，置于微波頻率為2350MHZ、功率為750 950w、溫度為100 150°C的條件下進(jìn)行微波處理10 15分鐘，然后自然冷卻至室溫，即得到微波
誘導(dǎo)改性磷石膏。所述磷石膏為天然石膏、脫硫石膏、磷肥廠是廢渣磷石膏。所述無定形介電物質(zhì)為無機(jī)金屬氧化物，如Fe203、Al2O3等。本發(fā)明的原理是依據(jù)在弱吸收微波物質(zhì)中加入強(qiáng)吸收微波物質(zhì)，從而使弱吸收微波物質(zhì)迅速加熱。其實(shí)質(zhì)是(一)利用強(qiáng)吸收微波的物質(zhì)吸收微波迅速升溫，通過接觸傳遞熱和微波能量輸入兩種方式使弱吸收微波的物質(zhì)溫度迅速升高；(二)微波加熱過程中由于介電損耗因子和顆粒的導(dǎo)電率的變化改變了弱吸收微波物質(zhì)的加熱速度。本發(fā)明中無定形介電物質(zhì)作為強(qiáng)吸收微波的物質(zhì)，在其自身迅速升溫的時(shí)候，由 于其介電損耗因子和顆粒的導(dǎo)電率的變化釋放出熱量，從而加強(qiáng)了磷石膏這種弱吸波物質(zhì)的加熱速度，使得磷石膏的加熱速度比現(xiàn)有的常規(guī)加熱速度快數(shù)倍，并因此使得磷石膏產(chǎn)生以下變化
(1)磷石膏中的游離態(tài)水分和有機(jī)物完全蒸發(fā)或分解；
(2)熱量的線性增加將引起結(jié)合力較弱的水層空位向磷石膏晶體上的空位、畸變、包晶、解理、裂紋和雜質(zhì)等遷移；
(3)空位遷移到磷石膏的表面后隨之消失并形成出露點(diǎn)進(jìn)而形成裂紋，粉化，然后穩(wěn)定晶核形成，并生長擴(kuò)散，使得磷石膏的表面自由能與電位提高，磷石膏的比表面積和平均孔徑增大。由于磷石膏的加熱實(shí)質(zhì)上是對純石膏和其雜質(zhì)的加熱，由于微波的特性，其加熱特點(diǎn)是分級(jí)加熱，整體加熱，所以加熱磷石膏可以看成是分別加熱純石膏和磷石膏雜質(zhì)，力口熱效率要比傳統(tǒng)的加熱方式高，可以大量節(jié)省能源，而且采用的是電能，避免了二次污染。本發(fā)明采用微波技術(shù)誘導(dǎo)改性磷石膏，克服了單獨(dú)采用其他物理或化學(xué)方法改性磷石膏的缺點(diǎn)，其他工藝存在二次污染、煅燒處理改性磷石膏速度慢；無機(jī)物類的無定形介電物質(zhì)作為改良劑的加入，大幅度提高了微波技術(shù)誘導(dǎo)改性磷石膏的速度，顯著改善了磷石膏的物化性質(zhì)。本發(fā)明采用微波技術(shù)對磷石膏進(jìn)行輻照改性，在輻照環(huán)境下使磷石膏的介電常數(shù)、表觀活化能和微孔結(jié)構(gòu)，從而提高磷石膏的孔隙率和比表面積。改性前后的磷石膏的比表面積與平均孔徑見下表I。表I改性前后的磷石膏的比表面積與平均孔徑
權(quán)利要求
1.一種利用微波技術(shù)誘導(dǎo)改性磷石膏的方法，其特征在于經(jīng)過下列各步驟 將磷石膏球磨至160 200目，再按磷石膏與無定形介電物質(zhì)的質(zhì)量比為I 2 .0.05 0. I，加入無定形介電物質(zhì)混合后，置于微波頻率為2350MHZ、功率為750 950w、溫度為100 150°C的條件下進(jìn)行微波處理10 15分鐘，然后自然冷卻至室溫，即得到微波誘導(dǎo)改性磷石骨。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用微波技術(shù)誘導(dǎo)改性磷石膏的方法，其特征在于所述無定形介電物質(zhì)為無機(jī)金屬氧化物。
全文摘要
本發(fā)明提供一種利用微波技術(shù)誘導(dǎo)改性磷石膏的方法，將磷石膏球磨至160～200目，再按磷石膏與無定形介電物質(zhì)的質(zhì)量比為1～2︰0.05～0.1，加入無定形介電物質(zhì)混合后，置于微波頻率為2350MHz、功率為750～950W、溫度為100～150℃的條件下進(jìn)行微波處理10～15分鐘，然后自然冷卻至室溫，即得到微波誘導(dǎo)改性磷石膏。本發(fā)明可以顯著提高磷石膏表面自由能、電位、平均孔徑及比表面積；制得的微波誘導(dǎo)改性磷石膏可以用于重金屬廢水吸附方面；本發(fā)明操作簡單、成本低廉、效率高、大量節(jié)省能源、避免了二次污染。
文檔編號(hào)C04B11/26GK102701620SQ20121021513
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月27日
發(fā)明者張懷予, 楊月紅, 舒敦濤 申請人:昆明理工大學(xué)