磷石膏低温分解研究及进展

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1、磷石膏低温分解研究及进展谢龙贵马丽萍*陈宇航戴取秀崔夏许文娟（昆明理工大学环境科学与工程学院，云南昆明650093）摘要：磷石膏是磷化工中产生量最大的工业废渣，其大量堆存导致严重的环境污染，同时也造成土地和硫资源的大量浪费。将其用于制硫酸联产水泥能很好的解决磷石膏的堆存问题，然而，磷石膏热分解的高能耗成为了该项技术推广应用的瓶颈，因此，不少学者对磷石膏的低温分解做了一定的研究，研究表明，反应气氛和外加助剂对磷石膏分解温度的降低具有显著贡献。关键词：磷石膏；低温分解；研究进展TheResearchProgressofLow-temperatureDecomposit

2、ionofPhosphogypsumXIELonggui,MALiping*,CHENYuhang,DAIQuxiu,CUIXia,XUWenjuan(FacultyofEnvironmentalScienceandEngineering,KunmingUniversityofScienceandTechnology，Kunming650093,China)Abstract:Phosphogypsumisthelargestindustrialsolidwasteofphosphorouschemicalindustry.Itsstoreupinquantityc

3、ausesseriousenvironmentalpollution,moreover,greatamountoflandandsulfurarewasted.Tousephosphogypsumtoproducesulphuricacidandcementcandecreaseitsstoragevolumeatalargeextent,however,thedecompositionofphosphogypsumunderhightemperaturebecomesthelimitstopopularizethistechnology.Lotsofschola

4、rshavedoneagreatamountofworktolowerthedecompositiontemperature,theresultsshowedthatthereactionatmosphereandsomeadditivesdoasignificantcontributiontolowerthedecompositiontemperature.Keywords:Phosphogypsum,Low-temperaturedecomposition,Researchprogress1.概述磷石膏是湿法磷酸生产的副产品[1,2]，其主要成分为二水硫酸钙（

5、CaSO4·2H2O），杂质中含有Si、Mg、Al、Fe等金属的氧化物，此外还有少量未分解的磷矿粉末、未洗涤干净的磷酸以及微量的放射性元素等[1]。随着磷化工的迅猛发展，全球每年新增磷石膏排放量2.8亿吨，其中我国的贡献为5000万t，占全球总排放量的20%左右。目前，我国堆存达2亿t，而利用率却不足10%，其余部分均直接露天堆放，这不仅造成了土地资源和硫资源的大量浪费，还造成严重的环境污染。因此，磷石膏的开发利用已迫在眉睫。2009年,中国政府将磷石膏的综合利用列入了资源化重点工程建设之中。目前磷石膏的利用集中在以下几个方面[2-5]：制硫酸联产水泥；作为水泥缓

6、凝剂；建筑材料；土壤改良剂；生产化工原料；地基固化剂。其中制硫酸联产水泥是当前的研究热点，然而，磷石膏热分解的高能耗极大的制约了该工艺的工业化应用，因此，寻找一种能降低磷石膏分解温度的方法显得尤为关键。研究表明，反应气氛和添加剂对降低磷石膏分解温度均具有显著作用。2.反应气氛对磷石膏分解的影响反应气氛是影响磷石膏分解的重要因素[6-8]，一直以来，众多学者致力于在不同气氛下磷石膏分解状况的研究。研究表明，在不同浓度不同组分下的N2、CO、CO2、H2、SO2、Ar、空气等均对磷石膏的分解具有显著影响。2.1非还原性气氛下磷石膏的分解肖海平等[8]在相同程序控温条件

7、下研究高纯N2、纯CO2、9％O2+91％N2、10％O2+90％CO2四种不同气氛下CaSO4的分解。研究结果表明，在高纯N2气氛下CaSO4的起始分解温度为1160℃，相同条件下在纯CO2气氛下CaSO4的起始分解温度为1168℃，而在9％O2+91％N2、10％O2+90％CO2两种气氛下其起始分解温度分别为1215℃、1223℃，另一方面，在这四种不同气氛下CaSO4分解的终结温度分别为1330℃、1380℃、1385℃和1421℃。由此可见，氧化性气氛对高温下CaSO4的热稳定性具有明显的促进作用，其原因可能是在CaSO4分解过程中会产生O2和CO2，而

8、这两种气体