磷石膏开发利用现状VIP免费

科研开发化工科技，２０１２，２０（１）：５３～５８ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ收稿日期：２０１１－１０－１２作者简介：韩青（１９８７－），女，河南周口人，昆明理工大学硕士研究生，主要从事化工环保及材料的研究。＊＊通讯联系人。＊基金项目：国家自然科学基金项目（２１０６６００３）。磷石膏开发利用现状＊韩青，罗康碧＊＊，李沪萍，孔霞，苏毅（昆明理工大学化学工程学院，云南昆明６５０２２４）摘要：随着磷肥工业的迅猛发展，其副产磷石膏已成为与磷肥发展伴生的环保难题。作者叙述了磷石膏的来源及特性，并从磷石膏较为广泛的应用领域和开发利用研究的热点领域方面介绍了磷石膏的利用现状及存在的利弊。关键词：磷石膏；开发；利用；应用；现状中图分类号：Ｘ７８６文献标识码：Ａ文章编号：１００８－０５１１（２０１２）０１－００５３－０６磷石膏（简称ＰＧ）主要是磷酸厂、洗涤剂厂等化肥、日化系统湿法制取磷酸产生的固体废渣，生产１ｔ磷酸大约产出４．５～５ｔ磷石膏［１，２］。磷石膏的主要成分是ＣａＳＯ４·２Ｈ２Ｏ，其质量分数可达９０％以上，是一种重要的可再生石膏资源。近年来随着高效复合肥工业的迅猛发展，我国磷石膏的年排放量超过５０００万ｔ，尽管磷石膏的利用途径较多，但实际利用效果并不理想。我国磷石膏的资源化利用率很低［３］，仅为４．３％～４．５％［４］。磷石膏由于含有磷及氟等较多有害物质，如果任意排放会造成环境污染。筑坝堆存，不仅占地多、投资大、堆渣费用高，而且对堆场的地质条件要求高，长期堆积也会引起地表水及地下水的污染。因此磷石膏的处理成为与磷化工发展伴生的环保难题。１磷石膏的来源与特性１．１磷石膏的来源磷石膏是在湿法磷酸生产过程中用磷矿石与硫酸反应得到的以ＣａＳＯ４·ｎＨ２Ｏ为主要成分的副产品，该反应的方程式如下。Ｃａ５Ｆ（ＰＯ４）３＋５Ｈ２ＳＯ４＋１０Ｈ２Ｏ＝５ＣａＳＯ４·ｎＨ２Ｏ＋３Ｈ３ＰＯ４＋ＨＦ↑目前全世界每年排放的磷石膏高达１．５亿ｔ以上，我国磷石膏年排放量位居世界第３位。１．２磷石膏的特性磷石膏主要化学成分和天然石膏（ＣａＳＯ４·２Ｈ２Ｏ）基本相同，存在的差异是磷石膏中ＣａＳＯ４的含量较高，同时含有Ｐ２Ｏ５、Ｆ、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＳｉＯ２、有机物等杂质及少量镉、铅、铜等元素［５］。并且磷石膏含水量较高，所含的游离水能达到２０％～２５％，呈分散细粒状，ｐＨ＝３～４，显弱酸性；陈化的磷石膏较稳定，显灰白色粉状。不同生产企业、不同批次的磷石膏的化学组成略有不同，这主要与磷酸生产工艺条件的控制及磷矿石的品种有关。在湿法磷酸生产过程中，部分磷矿石未分解、同晶取代、洗涤过滤不完全是磷石膏中含有磷、氟等多种杂质的原因，正是这些杂质影响了磷石膏的性能［６，７］，使其不能直接应用于石膏建材及高端产品的生产，必须加以预处理，这又增加了应用成本，使其在替代天然石膏上优势不明显，严重制约了磷石膏的大量利用［８］。２磷石膏的开发利用磷石膏目前主要开发应用于建材水泥等传统行业。近年来随着科学技术的不断发展，在一些高端产品领域磷石膏也开始成为研究利用的热点。下面主要从两大方面分别介绍磷石膏利用状况。２．１磷石膏应用较为广泛的领域目前磷石膏在工业上主要是用来制硫酸联产水泥，在建筑上主要用来生产水泥和胶凝材料，在农业上主要用作土壤改良剂和饲料等。２．１．１制硫酸和水泥２．１．１．１制硫酸联产水泥磷石膏中含有丰富的硫资源，因而用来制硫酸并联产水泥，不仅能够很好地解决硫资源缺乏、降低硫酸生产成本，又能够较好解决磷石膏因大量堆积而严重污染环境等问题，还能有效减少水泥工业对石灰石原料的需求，节约资源降低成本，减少碳排放，是属于国家鼓励的循环经济工程，推广价值高，有很好的发展前景。然而，虽然磷石膏制硫酸联产水泥技术成熟，但其能耗高，投资大，运行成本高，产品附加值低，国内建成投产的７～８套装置，仅有１～２套装置仍在生产，近１０年来也未见国内有新建装置的计划和报道。我国利用磷石膏制取硫酸的比例...