磷石膏是生产磷肥 、磷酸时排放出的固体废弃 物 , 每生产 1 t磷酸约产生 4.5 ～ 5 t磷石膏 。磷石膏 分 二 水 石 膏 (CaSO4 · 2H2 O)和 半 水 石 膏 (CaSO4 · 1/2H2O), 以二水石膏居多 。磷石膏除主 成分硫酸钙外还含少量磷酸 、硅 、镁 、铁 、铝 、有机杂 质等 。 目 前 , 世 界 湿 法 磷 酸 年 总 产 量 约 2.6 亿 t (以 P2 O5计 ), 副 产磷 石 膏 约 1.5 亿 t, 利 用率 仅 4.3 % ～ 4.6 %[ 1] 。预计中国到 2015年磷肥 (P2 O5 ) 需求量将达 1.3亿 t[ 2] , 届时磷石膏年排放量将超过 2 000万 t, 而目前利用率仅为 2 % ～ 3 %[ 3] 。 堆放 磷石膏不仅占用了大量土地 , 而且造成环境污染 , 因 此有必要寻求磷石膏的合理利用途径 , 以实现磷肥 工业的可持续发展和磷石膏的高度利用 。
Reviewofcomprehensiveutilizationofphosphogypsum
YangZhaojuan1 , XiangLan2
(1.CollegeofChemicalEngineering, QinghaiUniversity, QinghaiXining810016, China; 2.DepartmentofChemicalEngineering, TsinghuaUniversity)
摘 要 :磷石膏是磷复肥生产过程中的副产物 , 随着中国磷复肥工业的迅猛发展 , 磷石膏 的处理已 成为一个迫 在眉睫的环保和安全问 题 , 磷石膏综合利用对于提高磷复肥生产厂家的经济 效益及其周边环 境的治理 具有不可估 量的潜在价值 。 评述了国内外磷 石膏综合利用状况 , 根 据磷石 膏中影响 其制品 性能的 物质特 性 , 采 用不同 方法对 原料进行预处理 , 确定其合理利用途径 , 重 点介绍了磷石膏在水泥工业和石膏胶凝材 料生产中的 应用 , 以及在化肥 工业中利用磷石膏二步法制取硫 酸钾的优越性 。 通过分析磷石膏综合利用技术现状 , 为磷石 膏资源的 高度利用提 供一些可供参考的技术 资料 。 关键词 :磷石膏 ;综合利用 ;水泥 ;石膏 ;硫酸钾 中图分类号 :TQ126.39 文献标识码 :A 文章编号 :1006 -4990(2007)01 -0008 -03
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INORGANIC无CH机E盐MI工CA业LSINDUSTRY 第23090卷7年第1月1 期
磷石膏综合利用现状评述
杨兆娟 1 , 向 兰 2
(1.青海大学化工学院 , 青海西宁 810016;2.清华大学化工系 , 北京市 绿色反应工程与工艺重点实验室 )
2007年 1月 杨兆娟等 :磷石膏综合利用现状评述
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1.2 磷石膏制硫酸联产水泥 磷石膏可作为硫资源用于制硫酸并联产水泥 , 缺乏硫资源的国家和地区对此技术尤其重视 。 改性 后的磷石膏经烘干脱水成为无水或半水石膏 , 与焦 炭 、粘土等混合 、粉磨后加入回转窑焙烧 , 生成水泥 熟料 , 再与石膏 、高炉矿渣等混合制成水泥 。含体积 分数 8% ～ 9%SO2的窑炉气经净化 、干燥后 , 在钒催 化剂催化氧化下制得 SO3 , 再用质量分数 98%的浓 硫酸二次吸 收 SO3 制得 H2 SO4 。 德 国的科 斯菲克 (Cosvic)公司 , 奥地利的林兹化学 (ChemieLinz)公 司和南非的法拉博瓦 (Phalaborwa)公司均采用此 法生产 [ 1] 。 中国在 20世纪 80— 90年代开发了磷石 膏制硫酸联产水泥技术 , 目前已有 7套联产装置 , 其中山东鲁北化工集团的水泥装置规模最大 , 产能 为磷铵 30万 t/a、硫酸 40万 t/a和水泥 60万 t/a[ 7] 。 该技术的不足之处是投资较大 , 使其推广应用受限 。
Abstract:Phosphogypsum isakindofby-productofphosphatefertilizerindustry, withtherapiddevelopmentof phosphatefertilizerindustryinChina, itbecomescriticalenvironmentalprotectionandsafetyproblemforthedispositionof phosphogypsum, thecomprehensiveutilizationofphosphogypsum haspotentialvalueforraisingtheeconomicbenefitsand disposingenvironmentofthephosphatefertilizerplant.Thispaperreviewedthecomprehensiveutilizationforphosphogypsum athomeandabroad.Accordingtothecharacteristicoftheproductsmadebyphosphorousgypsum, thedifferentpretreatment wayswereemployedtodisposerawmaterial, andthereasonableutilizationmethodsweredetermined.Thisarticleintroduces theapplicationofphosphogypsumincementindustryandgypsumpastermaterialandalsodescribesthesuperiorityofmanufacturingpotassium sulfatefromphosphogypsumbytwo-stepway. Keywords:phosphogypsum;comprehensiveutilization;cement;gypsum;potassiumsulfate
1 在水泥工业中的应用
1.1 水泥缓凝剂 水泥生产中一般采用天然石膏作缓凝剂 。由于 磷石膏中含有 P2 O5及有机杂质等 , 不能直接代替天 然石膏 , 一 般需经预处理才能 用作水泥缓凝剂 [ 4] 。 日本的水泥缓凝剂有 75%来源于磷石膏 , 要求可溶 性 P2 O5 质 量 分 数 <0.3%、可 溶 性 氟 质 量 分 数 <0.05 %[ 5] 。与使用天然石膏比较 , 掺用磷石膏时 水泥强度可提高 10%, 综合成本降低 10% ～ 20%。 用磷石膏代替天然石膏作为调凝剂掺入 , 还可促进 水泥的凝结 , 提高水泥的早期强度和后期强度 。 在 水泥 生产过程中磷 石膏掺入质ห้องสมุดไป่ตู้分 数仅为 3% ～ 5%, 制成的水泥产品性能可满足环保要求 [ 6] 。