磷石膏的处理与处置与资源化利用

主要介绍磷石膏制硫酸联产水泥

摘要：磷石膏是我国危险废物之一，而在近年来，磷石膏的产量是愈来愈多，但是当下磷石膏的产量是供过于求，其处理处置也是一个非常困难的问题，所以就现在来看，不仅要对磷石膏进行处理处置，更要考虑其资源化利用，变废为宝，以支持我国可持续发展的道路。本文主要介绍我国磷石膏的处理处置及其资源化利用。

关键词：磷石膏处理处置资源化利用

Abstract: phosphorus gypsum is one of hazardous wastes in China, and in recent years, phosphorus gypsum production is more and more, but when the phosphorus gypsum is the output of pile up in excess of requirement, its processing also is a difficult problem, so for now, not only for the phosphogypsum disposal, but also for resource utilization, turning waste into treasure, is China's development road of sustainable development is one of the key. This article mainly introduces our country phosphogypsum disposal and resource utilization of.

Key words: phosphogypsum disposal resource utilization

概述：磷石膏是指在磷酸生产中用硫酸处理磷矿时产生的固体废渣,其主要成分为硫酸钙(CaSO4•2H2O)，此外还含有多种其他杂质。磷石膏是一种危险废物，但是随着工业的发展，磷酸的需求量逐年增加，因此产生的磷石膏也相应增加，磷石膏的积存就愈来愈多，所以增大磷石膏的处理处置以及资源化利用是迫在眉睫的。

1 磷石膏的基本性质及危害

磷石膏是在硫酸分解磷矿石过程中产生的固体废渣，通常以二水石(CaSO ·2H O)或半水石膏(CaSO3·1／2H O)形态存在，其成分是硫酸钙，此外还含有多种

其他杂质。其反应为：

Ca5(PO)3F(磷矿)+H2sO4一H3PO4+2CaSO4(磷石膏)+HF

磷石膏杂质分两大类

不溶性杂质：如石英、未分解的磷灰石、不溶性P 2O 5、共晶P2 O5 、氟化物及氟、铝、镁的磷酸盐和硫酸盐。

可溶性杂质：如水溶性P O ，溶解度较低的氟化物和硫酸盐。此外，磷石膏中还含砷、铜、锌、铁、锰、铅、镉、汞及放射性元素。均极其微量，且大多数为不溶性固体，其危害性可忽略不计。2006年，原国家环境保护总局对包括云南三环化工有限公司、富瑞化工有限公司两个磷肥项目在内的20个化工、石化建设项目进行环境风险排查过程中，曾一度将磷石膏渣定性为危险废物。磷石膏中所含氟化物、游离磷酸、P O 、磷酸盐等杂质是导致磷石膏在堆存过程中造成环境污染的主要因素。磷石膏渣在受到水的淋洗、浸泡(包括淋溶)后，其中的有害成分将转移到水相中导致二次污染。依据《危险废物鉴别标准》(GB5085—1996)评价，该磷石膏渣不属于危险废物。根据浸出试验结果显示，浸出液呈酸性，含有多种有害物质，其中以氟化物、磷酸盐、pH值尤为突出；主要污染物氟化物

和磷酸盐分别超过《污水综合排放标准(GB8978—1996)》最高允许排放标准4．3～4．5倍和62．6—63．6倍，按照固体废物的划分原则，为Ⅱ类一般固体废物，其渗滤液直接排放、渣场防渗系统损坏和溃坝等情况下对周围环境污染较大。

2 磷石膏的资源化综合利用

磷石膏制硫酸联产水泥

磷石膏是一种含硫资源，如用它制硫酸，不但可为硫酸工业提供原料，还解决了磷石膏的出路，硫资源由一次性消耗变为循环利用，同时还可以联产水泥。为此，国内外进行了大量的研究与试验，该技术已日趋成熟。

2．1．1磷石膏制硫酸联产水泥的原理

用焦炭作还原剂，磷石膏在1170～1473 K温度下分解，生成SO2气体，经净化、干燥、转化、吸收而得硫酸，而生成的CaO与配料发生矿化反应，生成水泥熟料。反应式如下：

(1) 磷石膏的烘干：磷石膏在烘干机脱除物理水和部分结晶水，生成半水石

膏：

2CaSO4·2H2O →2CaSO4·1/2H2O+3H2O （1）

（2）生料的分解：烘干脱水后的磷石膏，与焦炭、粘土等辅助材料配比成生料，经预热后加入窑内，与窑气逆流接触，反应式为：

CaSO4+2C → CaS+2CO2 ↑900~1000℃ （2）

CaS+3CaSO4 → 4CaO+4SO2 ↑1000~1200℃ （3）

总反应式为：

2CaSO4+C→ 2CaO+2SO2↑+CO2↑900~1200℃ （4）

这两个阶段的反应，不能截然分开，而是部分交错进行。主要的副反应如下

3CaS+CaSO4 → 4CaO+2S2 ↑（5）

CaS+H2O → CaO+H2S ↑（6）

SO2+3CO→COS↑+2CO2↑（7）

生成的CaO与物料中的SiO2、Al2O3和Fe2O3等发生反应，生成水泥熟料。

（3）熟料烧成：分解后的物料进入回转窑烧成带，在 1250℃—1450℃下 CaO 与 SiO2、 2O3、2O3 等发生矿化反应， Al Fe 生成硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙等即为水泥熟料： 2CaO+SiO2= （简写为 C2S）

3CaO+SiO2= （简写为 C3S）

CaO+Al2O3= （简写为 C3A）.

CaO+Al2O3+Fe2O3=（简写为 C4AF）

与硫铁矿制硫酸、石灰石制水泥相比，磷石膏制硫酸联产水泥，技术难度大得多。必须解决以下几个问题：(1)磷石膏中残存氟和P：O。，氟过多影响水泥的凝固时间，降低水泥强度，也会使制酸生产的催化剂中毒；P：O；则在回转窑内消耗一部分CaO，使硅酸三钙含量下降，对水泥的早期强度有较大影响，因此，必须寻找降低氟和P。Os含量的方法；(2)为使硫酸钙全部分解，提高硫利用率，同时尽可能减少焦炭消耗量，防止形成过度的还原气氛，避免元素硫析出，必须掌握好原料配比；(3)氧化气氛不能过高，否则易生成低熔点物质，使回转炉结疤；(4)物料中的Si、Fe、A1、Mg、Ca比例应适当，以保证获得标号尽可能高的水泥；(5)石膏法水泥热耗比石灰石法高，必须设法降低热耗。