法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2017-08-22
未缴年费专利权终止 IPC(主分类):C04B11/26 授权公告日:20140903 终止日期:20160627 申请日:20120627
专利权的终止
2014-09-03
授权
授权
2013-02-20
实质审查的生效 IPC(主分类):C04B11/26 申请日:20120627
实质审查的生效
2012-10-03
公开
公开
技术领域
本发明涉及磷石膏改性利用技术领域，具体地说是一种利用微波技术诱导改性磷石膏的方法。
背景技术
磷石膏是湿法生产磷酸工艺过程中产生的固体废弃物，其主要成分是CaSO4·2H2O，同时也含有部分H3PO4、Ca(H2PO4)2·H2O、CaHPO4·2H2O、Ca3(PO4)2以及硫化物（NaF、Na2SiF6、Na3AlF6、Na3FeF6、CaF2）。目前我国磷石膏综合利用率仅为15%。全国已堆积了1亿多吨，每年还以2000万吨的速度递增，仅云南省就堆积了4000多万吨磷石膏。2006年5月国家环保总局以环函(2006)176号文的形式，将磷石膏定性为危险固体废弃物，列为国家固体废弃物污染环境的防治对象。磷石膏的资源化利用已成为磷肥行业实现可持续发展的关键。因此，如何综合利用磷石膏、控制磷石膏产生的污染、以废治废，提高磷石膏的利用价值，创造良好的社会效益和环境效益就显得尤其重要。
国内外采用微波诱导处理磷石膏的研究主要集中于采用微波技术对磷石膏进行净化处理。在公开号为CN101811016A的申请中公开了微波处理制备用于碘化氢催化分解的改性活性炭的方法。该方法包括步骤：将活性炭置于微波炉中，在保护气的保护下，以100～800W的功率、2450MHz的频率进行微波处理5～30min，即得改性活性炭。在专利CN200610130548.3中公开了利用烟气脱硫的污泥活性炭的制备方法。该方法包括（1）污泥的预处理，（2）微波处理千污泥，（3）炭化，（4）物理活化，（5）微波改性的步骤。在微波改性制备活性炭和城市污泥研究方向中，微波技术作为一种较为成熟的手段应用于固体废弃物的资源化利用中，但在作为改性磷石膏的手段却较少研究。国内外多采用球磨法、闪烧法、石灰中和法等方法对磷石膏进行改性，显然这些方法在很大程度上能够去除磷石膏中的杂质，但对于改善磷石膏表面电荷分布、表面能、增加比表面积却无贡献。
针对利用微波技术改性磷石膏在国内外尚未见突破性研究。有必要研究使用微波技术对磷石膏进行诱导处理，改变其表面电荷分布、改善表面能、增加比表面积。若能在磷石膏已具有一定吸附容量的基础上，采用微波手段，将磷石膏内部多孔结构改造成开放性孔穴，使磷石膏颗粒表面呈蜂窝状结构，增加其比表面积则可大大提高磷石膏在处理重金属废水中的实用性，拓宽其资源化利用途径。
发明内容
为改善磷石膏表面电荷分布、表面能、增加比表面积，本发明提供一种利用微波技术诱导改性磷石膏的方法，经微波改性后的磷石膏比表面积大、吸附容量高，磷石膏的表面自由能与电位也得到提高与改变。
本发明通过下列技术方案实现：一种利用微波技术诱导改性磷石膏的方法，经过下列各步骤：
将磷石膏球磨至160～200目，再按磷石膏与无定形介电物质的质量比为1～2︰0.05～0.1，加入无定形介电物质混合后，置于微波频率为2350MHZ、功率为750～950w、温度为100～150℃的条件下进行微波处理10～15分钟，然后自然冷却至室温，即得到微波诱导改性磷石膏。
所述磷石膏为天然石膏、脱硫石膏、磷肥厂是废渣磷石膏。
所述无定形介电物质为无机金属氧化物，如Fe2O3、Al2O3等。
本发明的原理是依据在弱吸收微波物质中加入强吸收微波物质，从而使弱吸收微波物质迅速加热。其实质是：（一）利用强吸收微波的物质吸收微波迅速升温，通过接触传递热和微波能量输入两种方式使弱吸收微波的物质温度迅速升高；（二）微波加热过程中由于介电损耗因子和颗粒的导电率的变化改变了弱吸收微波物质的加热速度。
本发明中无定形介电物质作为强吸收微波的物质，在其自身迅速升温的时候，由于其介电损耗因子和颗粒的导电率的变化释放出热量，从而加强了磷石膏这种弱吸波物质的加热速度，使得磷石膏的加热速度比现有的常规加热速度快数倍，并因此使得磷石膏产生以下变化：
（1）磷石膏中的游离态水分和有机物完全蒸发或分解；
（2）热量的线性增加将引起结合力较弱的水层空位向磷石膏晶体上的空位、畸变、包晶、解理、裂纹和杂质等迁移；
（3）空位迁移到磷石膏的表面后随之消失并形成出露点进而形成裂纹，粉化，然后稳定晶核形成，并生长扩散，使得磷石膏的表面自由能与电位提高，磷石膏的比表面积和平均孔径增大。
由于磷石膏的加热实质上是对纯石膏和其杂质的加热，由于微波的特性，其加热特点是分级加热，整体加热，所以加热磷石膏可以看成是分别加热纯石膏和磷石膏杂质，加热效率要比传统的加热方式高，可以大量节省能源，而且采用的是电能，避免了二次污染。
本发明采用微波技术诱导改性磷石膏，克服了单独采用其他物理或化学方法改性磷石膏的缺点，其他工艺存在二次污染、煅烧处理改性磷石膏速度慢；无机物类的无定形介电物质作为改良剂的加入，大幅度提高了微波技术诱导改性磷石膏的速度，显著改善了磷石膏的物化性质。
本发明采用微波技术对磷石膏进行辐照改性，在辐照环境下使磷石膏的介电常数、表观活化能和微孔结构，从而提高磷石膏的孔隙率和比表面积。改性前后的磷石膏的比表面积与平均孔径见下表1。
表1 改性前后的磷石膏的比表面积与平均孔径
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）本发明对磷石膏进行微波诱导处理，并直接将无机物类无定形介电物质作为改良剂，可以显著提高磷石膏表面自由能、电位、平均孔径及比表面积；
（2）本发明制得的微波诱导改性磷石膏可以用于重金属废水吸附方面；
（3）本发明操作简单、成本低廉、效率高、大量节省能源、避免了二次污染；在拓宽固体废弃物利用途径的同时，实现以废治废，创造良好的经济效益与环境社会效益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
将100g磷石膏球磨至160目，再按磷石膏与无机金属氧化物的质量比为1︰0.1，加入10g无机金属氧化物Fe2O混合后，置于微波频率为2350MHZ、功率为750w、温度为100℃的条件下进行微波处理10分钟，然后自然冷却至室温，即得到微波诱导改性磷石膏。
实施例2
将100g磷石膏球磨至180目，再按磷石膏与无机金属氧化物的质量比为1︰0.05，加入5g无机金属氧化物Al2O3混合后，置于微波频率为2350MHZ、功率为850w、温度为120℃的条件下进行微波处理12分钟，然后自然冷却至室温，即得到微波诱导改性磷石膏。
实施例3
将100g磷石膏球磨至200目，再按磷石膏与无机金属氧化物的质量比为2︰0.05，加入2.5g无机金属氧化物Al2O3混合后，置于微波频率为2350MHZ、功率为950w、温度为150℃的条件下进行微波处理15分钟，然后自然冷却至室温，即得到微波诱导改性磷石膏。
本发明对利用微波技术诱导改性磷石膏的实施例所制备的改性磷石膏进行BET氮气脱吸附表征分析与对比，结果见表2：
表2 实施例测试结果
从表2可以看出，在高温度、高功率的前期下，适当地延长微波诱导时间及采用粒径小的磷石膏，在微波诱导后的磷石膏的比表面积与平均孔径得到了显著地提高，这一技术明显地提高了磷石膏的表面自由能、电位、平均孔径及比表面积，避免了过多地加入金属氧化物，降低了成本。
以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。在微波技术领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
机译： 一种用于聚乳酸的改性剂，一种用于聚乳酸的改性剂的制造方法，一种利用其改性聚乳酸的方法，一种使用therof的泡沫可降解的生物可降解化合物以及一种使用therof的鞋用泡沫
机译： 一种检测衰老细胞的方法，一种诱导细胞衰老状态的组合物和一种利用小窝蛋白诱导细胞衰老状态的方法
机译： 一种利用微波将矿物材料夹在矿物颗粒层之间的水层进行膨胀的方法，膨胀机，使用微波处理原材料的方法，将微波应用于物料进料的方法，生产石油或天然气的方法减少烃污染基质中碳氢化合物含量的方法，微波治疗仪和增加要用微波辐照的原料的功率密度的方法
