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Jul 01, 2023

Préparation de gypse de haute pureté et blancheur à partir de phosphogypse pour la séquestration des minéraux du CO2

Scientific Reports volume 13, Numéro d'article : 4156 (2023) Citer cet article 916 Accès 1 Citations 1 Détails d'Altmetric Metrics Le phosphogypse (PG) est un déchet solide généré pendant

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 4156 (2023) Citer cet article

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Le phosphogypse (PG) est un déchet solide généré lors de la production d’acide phosphorique par voie humide. Diverses impuretés réduisent considérablement la pureté, la blancheur et le domaine d'application du PG. Cet article analyse les propriétés physiques du PG en détail et examine systématiquement le contenu et la répartition des impuretés. Sur la base des résultats obtenus, un processus simple pour l'élimination efficace de presque toutes les impuretés du PG est proposé. La pureté et la blancheur du gypse purifié (CaSO4) ont augmenté de manière significative, passant respectivement à 99 % et 92 %. La migration des impuretés et le bilan matière de ce processus ont ensuite été analysés. Plus important encore, le gypse purifié a montré une efficacité élevée de séquestration du CO2 pour la séquestration des minéraux du CO2, grâce à laquelle un produit CaCO3 à haute valeur ajoutée a été obtenu.

Le phosphogypse (PG) est un déchet solide industriel dangereux provenant de l’industrie du phosphate humide1,2. Le dépôt généralisé de cette poudre fine, gris clair à gris foncé, avec une légère odeur et une forte acidité, a été associé à de graves problèmes liés à l'environnement. On estime que plus de 200 millions de tonnes de PG sont produites chaque année dans le monde3. Le PG est composé principalement de CaSO4·2H2O et d'impuretés4. La présence de ces impuretés dans le PG limite considérablement son application. La pureté et la blancheur du PG ne sont respectivement que d'environ 85 % et 50 %. Améliorer la pureté et la blancheur du PG en éliminant ces impuretés lui confèrerait des propriétés optiques inhérentes idéales, et il pourrait être utilisé en remplacement des ressources en gypse naturel de haute qualité, en constante diminution5.

Les méthodes actuellement appliquées pour éliminer les impuretés du phosphogypse éliminent principalement l'influence des impuretés de phosphore et de fluor sur les matériaux de construction en gypse6,7,8,9,10. Cependant, le phosphogypse est produit principalement dans les banlieues, ce qui limite son utilisation plus large ou haut de gamme et les distances de transport11. En fait, le phosphogypse purifié (PPG), qui se caractériserait par une pureté et une blancheur élevées, aurait de bonnes perspectives d'application. Il existe des preuves que ce gypse purifié (CaSO4) peut être utilisé comme additif ou modificateur dans des polymères, tels que le poly(chlorure de vinyle) (PVC) et le polylactide12, comme agent de séchage chimique de haute qualité utilisé pour éliminer l'humidité13, ou comme agent prometteur. transporteur d'oxygène pour la combustion en boucle chimique (CLC)14.

Ces dernières années, l’utilisation du PG comme matière première pour la séquestration des minéraux du CO2 a suscité un intérêt important dans la recherche15,16. La teneur en oxyde de calcium du PG atteint 32 %, ce qui constitue une bonne matière première pour capter le CO2. Le produit CaCO3 a non seulement un large éventail d'applications, mais peut également contribuer à réaliser un stockage permanent du CO2 avec un faible risque de détection. Alors que les impuretés du PG exercent une grande influence sur la qualité du produit carboné et diminuent la conversion de carbonatation17, le phosphogypse purifié est très demandé à la fois pour la production de carbonate de calcium à valeur ajoutée et pour la séquestration des minéraux de CO2.

Dans ce travail, les compositions minéralogiques, les formes et la répartition des impuretés du PG ont été étudiées. Sur la base de nos résultats, nous proposons une méthode d’élimination des impuretés simple et efficace qui peut être utilisée pour éliminer presque toutes les impuretés du PG. En outre, les propriétés physiques du gypse purifié ont été examinées, le mécanisme de migration des impuretés a été analysé et le bilan matière de ce processus a été établi. Enfin, le gypse purifié obtenu a été utilisé pour séparer le CO2, un processus par lequel du carbonate de calcium d'une grande pureté et blancheur a été obtenu. En outre, l’efficacité de la séquestration du CO2 a également été considérablement améliorée.

La matière première PG utilisée dans cette étude a été obtenue auprès de Sinochem Fuling Chemical Industry Co, Ltd. (Chongqing, Chine). Après cela, le PG a été séché à 40 ° C pendant 12 h pour éliminer l'eau adsorbée. Il a été placé dans un récipient hermétique et conservé à température ambiante jusqu'à une analyse plus approfondie. Le gypse purifié a ensuite été filtré, lavé successivement avec de l'eau déminéralisée, séché à 80 ° C pendant 12 h et placé dans un récipient hermétique. Le phosphate de tributyle (TBP) et l'acide sulfurique de qualité analytique ont été achetés auprès de Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd.