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1、磷石膏的特性与开发应用途径卓蓉晖(武汉理工大学材料研究与测试中心,武汉430070)摘要:介绍了磷石膏的特性、杂质种类及其对性能的影响。综述了我国磷石膏开发应用途径及应用现状。关键词:磷石膏,磷石膏特性,磷石膏开发利用中图分类号:X78115文献标识码:C文章编号:1003-1324(2005)01-0046-04磷石膏是磷肥、磷酸生产时排放出的固体废弃加的添加剂是磷石膏中含有磷、氟等多种杂质的原物。生产1t磷酸约产生4.5～5t磷石膏。近年来,因,正是这些杂质影响了磷石膏的性能,使其不能直随着磷肥业的发展
2、,磷石膏的排放量也日益增大。接应用于石膏建材的生产,制约了磷石膏的使用。我国每年磷石膏的排放量超过1000万t,而其利用1.1磷率却很低,磷石膏占用了大量土地,污染环境,给生磷是磷石膏中的主要杂质,也是影响其性能的产企业带来很大的负担,磷石膏的资源化利用已成主要因素,同时磷的流失还造成了磷资源的浪费。为磷肥行业实现可持续发展的关键。磷石膏中的磷以可溶磷、共晶磷、难溶磷三种形态存磷石膏主要由CaSO4·2H2O构成,是一种重要在,可溶磷对磷石膏性能影响最大。的再生石膏资源。磷石膏含有磷、氟等杂质,结构也1.1
3、.1可溶磷与天然石膏不同,因此必须进行预处理后才能用于磷石膏中的可溶磷由磷酸引入,磷酸电离产生-2-3-石膏建材的生产。目前国内对磷石膏的应用进行了H3PO4、H2PO4、HPO4、PO4四种形态,磷石膏大量的研究,也取得了一定的成果,磷石膏在建材、-2-中可溶磷主要为H3PO4、H3PO4、HPO4三种形农业、化工等行业都得到了再利用。态。可溶磷的含量取决于磷石膏的洗涤过滤工艺,一般为0.4%～0.8%。可溶磷在磷石膏中分布不1磷石膏的特性均匀,含量随磷石膏颗粒度的增大而增大。可溶磷磷石膏的主要化学成分为
4、CaO和SO3,同时含被磷石膏中的二水石膏晶体所吸附,分布于二水石有P2+2O5、F、Al2O3、Fe2O3、SiO2、有机物等杂质及少膏晶体表面,水化时可溶磷与溶液中Ca反应生成量铀、镭、镉、铅、铜等元素。磷石膏主要以针状晶难溶的Ca3(PO4)2附着于石膏表面,阻碍石膏的进体、板状晶体、密实晶体、多晶核晶体等四种结晶形一步溶出和水化,使磷石膏凝结时间延长、结构疏式存在。磷石膏胶结体的性能与天然石膏相比有较松、强度降低。工艺上可采用筛分、水洗、掺加石灰大差异,主要表现为凝结时间长,强度较低。不同生等碱性物
5、质改变磷石膏体系酸碱度等方法来去除磷产企业、不同批次的磷石膏的化学组成都略有不同,石膏中的可溶性磷。这主要与磷酸生产工艺条件的控制及磷矿石的品种1.1.2共晶磷有关。我国磷酸生产以湿法生产为主,通过硫酸分共晶磷是由于HPO4-同晶取代部分SO42-进解磷矿石生成萃取料浆,然后过滤洗涤制得磷酸,过入CaSO4晶格而形成的。共晶磷的含量受磷酸生滤洗涤过程中同时产生磷石膏。其反应式为:产中萃取工艺条件的影响,一般约为0.2%～0.Ca5(PO4)F+5H2SO4+10H2O→3H3PO4+5CaSO4·8%,含量
6、随磷石膏颗粒度的增大而减小。水化过程2+2H2O+HF。在磷酸生产过程中,部分磷矿石未分中,共晶磷从晶格中溶出,与溶液中Ca反应生成解、磷石膏洗涤过滤过程不完全以及生产过程中添难溶的Ca3(PO4)2阻碍半水石膏水化,使二水石膏·46·2005年第1期欢迎登陆山东建材信息网http://www.sdjc.cn晶体粗化,强度降低。只有在800℃下煅烧磷石膏内即可。国内绝大多数企业生产的磷石膏是安全才能使共晶磷转变成惰性的焦磷酸盐。的,只要企业严格按国家标准对磷石膏的放射性进1.1.3难溶磷行监测,就能保证磷石
7、膏的安全使用。难溶磷主要为Ca3(PO4)2,含量约0.6%～2磷石膏的应用途径1.4%,主要存在于磷石膏粗颗粒中,对性能影响较小。我国磷石膏的应用研究起步较晚,目前磷石膏1.2氟的利用主要有以下几个途径:(1)通过对磷石膏的预磷石膏中的氟来源于磷矿石,磷矿石经硫酸分处理改性,使其能代替天然石膏应用于水泥、石膏建解时,磷矿石中的氟有20%～40%夹杂在磷石膏材制品的生产中。(2)利用磷石膏生产硫酸、水泥用中,以可溶氟NaF和难溶氟CaF2、Na2SiF6两种形以弥补我国硫资源的不足。(3)作土壤改良剂及肥式
8、存在。影响磷石膏性能的是可溶氟,可溶氟有促料。凝作用,但当其含量超过0.3%时,会显著降低磷石2.1在水泥生产中的应用膏的强度。可通过水洗工艺消除可溶氟。2.1.1作为水泥的矿化剂磷石膏中的氟还对环境造成危害。有研究表在水泥生产中,在生料中掺入适量的SO3和F明,新产出磷石膏的浸出液中氟的含量高于国家标-组分可起到良好的矿化作用,使二氧化硅活化,降准要求的最高允许值,属于危险废物。在堆场中存低液相形成温度,减小液
