磷尾礦燒制陶粒工藝及資源化利用的試驗研究.pdf

1、磷尾礦是磷礦浮選精礦后的剩余廢料。由于磷尾礦中五氧化二磷的含量比較低，雜質多，沒有生產磷肥或磷酸的價值，導致磷尾礦大量堆積。然而磷尾礦中仍含有多種有用成分，如何有效的利用磷尾礦中有用成分是資源綜合利用的熱點課題之一。我國目前對磷尾礦的利用方式主要有二次資源再選、建筑材料、土壤改良劑等。本文以磷尾礦、軟夾層和黑色頁巖為原料，研究燒制陶粒。通過單因素試驗確定陶粒的燒制工藝，然后采用響應曲面法對工藝進行優(yōu)化，最后對磷尾礦陶粒制品進行資源化利用

2、試驗研究。為磷尾礦、軟夾層、黑色頁巖的綜合利用提供新途徑，同時為磷尾礦中磷的利用提供依據(jù)。主要工作和取得的成果如下：
　　①通過XRF和XRD對磷尾礦、軟夾層、黑色頁巖的化學組成和物相進行了測試分析。發(fā)現(xiàn)原料中仍有P2O5，且主要以羥基磷灰石[Ca5(PO4)3(OH)]、氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]的形式存在。因此，大量磷尾礦堆存于尾礦庫中，未被充分利用，造成資源浪費。
　?、谝粤孜驳V為主料，軟夾層和黑色頁巖為輔料燒制

3、陶粒。通過單因素試驗，分析原料配比和燒制工藝對陶粒制品的有效磷含量、全磷含量、1h吸水率、顆粒強度、堆積密度的影響。最終確定燒制陶粒的最優(yōu)條件為：磷尾礦：軟夾層：黑色頁巖：81％：9%：10%，預熱溫度400℃，預熱時間10min，燒結溫度900℃，燒結時間50min。由此獲得的磷尾礦陶粒制品的有效磷含量為8.32%，全磷含量為14.86%，1h吸水率為13.82%，堆積密度為922.43kg/m3，顆粒強度為270.29N。
　

4、　③為了得到有效磷含量更高、性能更好的陶粒制品，采用響應曲面法（RSM）對原料的配比、燒制工藝進行優(yōu)化試驗。對響應值（有效磷含量，1h吸水率）的響應面模型分別進行方差分析，并通過P值和試驗值與預測值的圖形對響應面進行顯著性分析；通過對響應曲面圖形綜合分析，最后模型預測得到的磷尾礦含量和1h吸水率與驗證試驗的結果吻合。優(yōu)化得到的試驗條件為：磷尾礦：軟夾層：黑色頁巖：82%：9%：9%，預熱溫度350℃，預熱時間6min，燒結溫度883℃，

5、燒結時間60min。由此條件得到的磷尾礦陶粒制品有效磷含量為9.17%，全磷含量14.23%，1h吸水率為14.95%，顆粒強度242.53N，堆積密度為869.36kg/m3。相比單因素試驗，有效磷含量提高了11.9%，1h吸水率提高了8.2%，堆積密度降低了6%。
　?、軐α孜驳V陶粒制品進行資源化利用研究試驗發(fā)現(xiàn)：磷尾礦陶粒制品中含有9.17%的有效磷，有提高土壤肥效的物質基礎；利用XRD分析陶粒制品物相發(fā)現(xiàn)，制品中主要有含磷

6、礦物晶體，能中和酸性土壤的PH值；陶粒制品的As、Hg、Cd、Pb和Cr五種重金屬含量和PH等指標滿足國家的《城鎮(zhèn)垃圾農用控制標準》（GB8172-87），可進行農用資源化利用。將磷尾礦陶粒制品用于小白菜盆栽試驗發(fā)現(xiàn)，與未加陶粒的處理相比，施加陶粒的處理組的小白菜的株高、單株鮮重、產量等直觀數(shù)據(jù)均比未施加陶粒的處理組高，且當陶粒質量分數(shù)60%，小白菜產量最高，最大增產率為77.31%，表明磷尾礦陶粒在農用資源化處置方面效果很好，有良好的