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磷肥工业固体废弃物磷石膏的处理

《中华人民共和国清洁生产促进法》 指出,清洁生产是指 不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺 技术与设备、改善管理、综合利用等措施,从源头削减污染, 提高资源利用效率,减少或者避免在生产、服务和产品使用过 程中污染物的产生和排放,以此减轻或者消除对人类健康和环 境的危害 。 清洁生产审核的具体做法是通过对企业的具体生产工艺、 设备和人员操作进行调查诊断,找出能耗高、物耗高、污染重 的原因 提出减少有毒有害物料的使用和产生,降低能耗、物耗 及废物产生的方案,进而选定技术经济及环境可行的清洁生产 方案 ,从而实现 “节能、 降耗、减污、增效”,降低生产成 本,提高组织的综合效益,提高组织员工素质的目的 。所以推 行清洁生产审核既是企业实现节能降耗减排的最佳途径, 也是 企业实施节能降耗减排工作的重要平台。
2 在建筑原料方面的应用
(1)水泥缓凝剂 水泥缓凝剂是水泥生产过程中的添加物,一般占总物料的 质量分数为 3%~5%,多数水泥企业沿用传统方式添加天然石膏作为水泥缓凝剂, 年消耗量2 000万t左右。但磷石膏作为水泥缓凝剂用量为3%~5%,掺量较小,无法 从根本上解决磷石膏大宗利用的问题。 (2) 建筑石膏粉 磷石膏可加工生产高纯石膏粉,用于生产各种石膏制品。
五、前景
我国磷石膏综合利用主要以建材为主,产品附加值 低、市场认可度低、销售半径小,而以磷石膏为原料 合成硫酸钙晶须、碳酸钙晶须、羟基磷灰石、复合材 料的研究,是实现磷石膏循环、有效和高值化利用的 有益探索。 以磷石膏为原料合成的无机填料或磷石膏自身与聚 合物基合成复合材料的研究,造成了不小的影响,因 为其优异的性能和性价比使其可以得到广泛应用,取 代其他无机相(如碳晶须、碳化硅晶须、氮化硅晶须 等高成本填料)聚合物基复合材料,在塑料、橡胶、 医用多孔复合材料等行业具有广阔的市场前景。
四、处理方案和措施
1 生产过程中的处理(源头控制):
(1)磷铵节酸新工艺。 在磷铵制备磷酸过程中硫酸消耗较大,造成硫酸单 耗较高,从而影响公司生产成本。采用新工艺在中间产品料浆中再加入适量的磷 矿石,使之发生反应并形成 CaSO4· 2H2O沉淀,消耗反应料浆过滤分离时产生的 4%~5%左右 H2SO4 残留。这样磷酸中过量的硫酸将被充分利用, 有利于提高成 品磷铵中 P2O5的含量,从而降低硫酸的消耗,大大降低生产成本,达到清洁生产、 节能降耗的目的。 (2)燃煤锅炉尾气脱硫改造。 将锅炉尾气作为磷铵装置喷粉塔的干燥热源, 在喷粉塔内与高压雾状氨化料浆充分接触反应, 锅炉尾气中微量 SO2和氨化料浆 中氨反应生成亚硫酸铵, 亚硫酸铵与干燥尾气中空气进一步氧化成硫酸铵。干 燥尾气经过三级重力沉降室除尘, 尾气达标排放。实现锅炉尾气脱硫和锅炉余 热利用, 达到降低能耗、 较少排放的目的。 (3)提高磷铵生产效率的改造。 通过设备改造、细化管理提高生产效率, 降低单耗。经过设备改造,更换了制约产能瓶颈的几台设备;通过细化管理, 加强设备维护检修工作,更新了一批常用备件,降低了设备故障率;通过绩效管 理提高了人员积极性。
3 在农业生产上的应用
(1)制备土壤调理剂 磷石膏所含的磷、硫、钙、铁、镁、硅等是物必需的 中微量营养元素,能较好地改善盐碱土壤的理化性质,达到增产增收的目的 。
(2) 制备硫酸铵 许多研究者对以磷石膏代替天然石膏生产硫酸铵做了大 量研究工作,建立了磷石膏制硫酸铵的工业化生产装置。
图3 磷ห้องสมุดไป่ตู้膏制备硫酸铵工艺流程
(2)技术水平还需提高
目前,磷石膏制备建筑材料缺乏经济适用的预处理工艺,依然存在着提 纯困难、能耗高等缺陷,影响了产品质量的稳定,如石膏制品强度低、耐水 性差等,不能用作承重墙及外墙材料,这些都需要技术上的突破 。磷石膏制 硫酸联产水泥技术存在着磷石膏的深度脱磷、高温分解等问题,存在着生产 过程复杂、能耗高、投资大、生产规模小的难题。
磷肥工业固体废弃物磷石膏的处理
主讲人:杨耀辉
一、前言
磷石膏是湿法磷酸工业的副产物,每生产1t磷(以 P2O5计算)约产生4.5~5.5t磷石膏。据统计,2014年我 国全年生产磷肥1669.93万t,同比增长2.59%, 而历年 来磷石膏的堆放量累计超过3亿,企业每年为此花费大 量的经费用于建设渣场及其运行管理。磷石膏含未分 解磷矿、游离磷酸、氟化物等杂质,大量堆放会带来 环境问题,污染土壤、大气和水体。根据 2011 年 12 月 出台的《大宗固体废物综合利用实施方案》,到 2015 年,我国磷石膏的综合利用率也只能从 2010 年的 20% 提高至 30% 。因此,如何对其进行合理地处置和处理 是固体废弃物处理面临的重要问题。
(3)制备硫酸钾 硫酸钾是一种重要的无氯优质钾肥,也是农作物所需硫的 重要来源。
4 在制备新材料方面的应用
(1) 硫酸钙晶须 硫酸钙晶须又称石膏晶须,具有强度高、韧性好、耐高温及耐腐蚀等特点, 是国内外公认的新型绿色环保材料。 (2)羟基磷灰石 羟基磷灰石(HAP)是组成骨骼及牙齿的主要物质,广泛应用于牙齿与骨组 织的修复。
(3)磷石膏品质不稳定
受磷矿来源影响,磷石膏中杂质含量及种类差异较大;与脱硫石膏和天 然石膏相比,磷石膏品质较差且处理成本高。
(4)下游产品市场难以打开
一方面目前还没有磷石膏制品相关产品标准,造成市场认可度低;另一 方面用户使用磷石膏为原料的制品时有所顾忌,磷石膏综合利用面临很大的 市场压力。
三、国家的相关要求
图1 磷石膏
图2 磷石膏山旁就是村庄-牛栏江水源保护区环境受污染
二、我国磷石膏综合利用存在的问题
(1)区域发展不平衡
不同地区磷石膏综合利用情况受地域条件和运输半径的影响较大。磷石 膏的产生、堆存主要集中在云南、贵州、四川、湖北等磷复肥产区;而受运 输半径影响,磷石膏消耗主要集中在建筑石膏、水泥产量大的地区。
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