马银凤-磷石膏的综合利用

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1、磷石膏的综合利用201110701142环工111马银凤前言建国后我国磷肥工业得到了很大发展，2012年我国磷肥产量1723.0万吨。一般以湿法磷酸法生产一吨磷酸，大约产生磷石膏4.5—4.9吨。如此大量的磷石膏需要进行解决。目前，除了堆场处理外，磷石膏的综合利用主要包括磷石膏制硫酸联产水泥、制硫酸铵和碳酸钙、回收硫并联产筑路材料、制硫酸钾、制石膏建材、作水泥迟缓剂、作土壤改良剂。这里主要介绍前两种。1.1湿法磷酸生产工艺1，反应原理湿法磷酸生产是用硫酸分解磷矿粉生成料浆，然后过滤洗涤制得磷酸和硫酸钙结晶，由于硫酸钙俗称石膏，又含有磷，故称磷石膏。其化学反应式为：CaF(PO4)3+5H

2、2SO4+5•nH2O==5CaSO4•nH2O+HF+3H3PO4在生产过程中，反应过程温度和磷酸浓度的不同导致不同水合物的生成。我国主要采用二水物生成湿法磷酸。2.工艺流程矿产浓硫酸文丘里引风机排气筒酸解槽磨矿过滤一洗、二洗、三洗稀硝酸冷凝水池冷凝器石膏堆厂倒渣工艺水冷却水池磷矿采用水磨流程（这对节能以及消除干磨产生的粉尘污染有很大好处），磨成磷矿浆后经矿浆输送泵与H2SO4按一定比例加到酸解槽中充分反应。为了降低酸解反应槽中的反应温度，磨矿过程中的水需要进行冷凝。酸解槽中放出的含F废气用文丘里吸收塔水循环吸收，吸收液用泵送到文丘里吸收塔进行循环吸收，净化的尾气通过引风机和排气筒进行

3、排放。酸解得到的磷酸和磷石膏的混合物送到过滤机进行过滤，滤液作为成品硫酸，送入储罐，滤饼经三次逆流洗涤，一洗液作为回磷酸返回到酸解槽，逆流洗涤完成后，滤渣送入石膏堆厂。3.产生的废料废水：（1）过滤机冲洗滤布水（或称冲盘水）。（2）泵密封水、跑冒滴漏和冲洗设备地坪水。（3）反应系统尾气洗涤水。（4）浓缩、冷却和过滤机真空系统的冷却水。废气：磷酸生产的废气主要来自过滤机、熟化槽、贮槽和各处密封槽逸出的气体和磷酸反应槽在反应以及冷却过程中产生的气体。废气中的污染物都是SiF4和HF，通常都用水洗涤，生成的稀氟硅酸溶液作为污水，送去处理后外排或循环使用。废渣：湿法磷酸生产有大量磷石膏的排出。由

4、于磷矿石组成差异较大，产生的磷石膏数量也之不同，一般每生产一吨磷石膏（五氧化二磷计），大约产生磷石膏4.5-4.9吨。如此巨大的产生量，所以将污染预防的重点确定为磷石膏的综合利用。1.2磷石膏的化学组成磷石膏的化学组成如下表所示：CaSO4Al2O3Fe2O3MgOSiO2F－P2O5有机物结晶水82.00.480.620.124.560.573.521.576.351.3磷石膏的综合利用1.磷石膏制硫酸联产水泥将磷酸装置排出的二水石膏转变为无水石膏，再将无水石膏进行高温煅烧，使之分解为二氧化硫和氧化钙，二氧化硫被氧化为三氧化硫而制成硫酸，氧化钙配以其他熟料制成水泥。工艺流程为放空尾吸吸

5、收转化干燥净化生料配比磷石膏烘干SO2回转窑生料均化沙焦炭熟料水渣水泥配料水泥磨制粉煤灰成品水泥石膏磷石膏（二水石膏）经烘干机脱水成半水石膏，用皮带称配入一定量的沙土、粘土、焦炭制成生料，经均化、计量后送入回转窑高温煅烧（磷石膏中CaSO4在还剂焦炭的作用下，在1150oC下进行煅烧，还原分解为氧化钙与二氧化硫）。得水泥熟料（氧化钙与物料中的SiO2、Al2O3、Fe2O3、等进行矿化反应，生产水泥熟料，经粉碎制得水泥），熟料用失重秤配入一定量的水渣、粉煤灰等混合材，经球磨机粉磨成水泥生料，经均化、包装后出厂。二氧化硫气体经过重力除尘、电除尘、文氏管—泡沫塔—电除雾器净化、干燥、其中的S

6、O2在钒触媒催化剂的作用下转化为SO3、吸收制得硫酸。主要化学反应式为（1）磷石膏烘干2CaSO4•2H2O==2CaSO4•1/2H2O+3H2O磷石膏在回转干燥机中与高温热烟气换热、脱除物理水及部分结晶水，生成半水石膏。（2）生料分解2CaSO4+C==2CaO+2SO2+CO2生料在中空回转窑中逐渐预热，脱除水分，在900—1300摄氏度条件下，焦炭中的C与CaSO4发生还原反应。（3）熟料生成：分解后的物料进入回转窑，CaO与SO2、Al2O3、Fe2O3等发生矿化反应，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。（4）硫酸生产原理：在回转窑内产生的窑气含SO2的

7、气体经过电除尘、酸洗净化、干燥后，由SO2鼓风机送入转化工序，在钒触媒的催化作用下，经过转化生成SO3，SO3被吸收后，制得硫酸。SO2+1/202==SO3+QSO3+H2O==H2SO42、磷石膏制硫酸铵和碳酸钙工艺过程磷石膏洗涤过滤转化槽中和过滤蒸发结晶水碳酸铵溶液碳酸钙干燥制水泥硫酸铵产品为了避免碳化反应工段磷石膏和碳酸铵反应形成胶状物质，需将磷石膏中的游离磷酸浓度控制在一定的范围，因此，需进行洗涤工艺，以一定量的水将磷石膏