磷石膏的工业应用及研究进展

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1、万方数据·22·贵州化工GuizhouChemicalIndustry2009年10月第34卷第5期磷石膏的工业应用及研究进展魏大鹏陈前林金沙刘佳(贵州大学化学工程学院，贵州贯阳550303)摘要综述了废物磷石膏的产生及现状，以及磷石膏在工业上的应用情况，并对磷石膏的处理以及研究进行展望。磷石膏的资源化利用并不令人满意，目前全世界磷石膏的有效利用率仅为4．5％左右，因此，寻找一种行之有效、并且能变废为宝的方法来处理磷石膏是非常好的。关键词磷石膏应用处理中雷分类号TQ7S6文献标识码A文章编号1008—94ii(2

2、009)05—0022一041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，其主要成份是硫酸钙(CaSO,·2H：0)，此外还含有多种其他杂质。同时，生产过程中，溶液中的HPO。2一取代晶格中部分S0。“。磷石膏中所含F化物，游离磷酸，五氧化二磷，磷酸盐等杂质是导致磷石膏堆存过程中造成环境污染的主要因素。磷石膏的大量堆存，不仅侵占了土地资源，而且由于风蚀、雨蚀造成了大气、水系及土壤的污染。长时间接触磷石膏，当然也可能导致人的死亡。磷石膏(硫酸钙)是湿法生产磷酸工艺过程中的伴生物。磷石膏的主要成分为Ca

3、SO．·2H20，pH约为1．5—4．5，呈酸性，含水率很高，所含的游离水能达到20％一25％，粘性较强，其堆积密度达l000kg／1／13，与水相当。另外磷石膏还含有未分解完全的磷矿、氟化物、磷酸、有机质、酸不溶物、铁铝化合物等多种杂质，这些杂质对磷石膏的资源化利用有很大影响。此外，用予生产磷酸的磷矿石含有天然的高浓缩的放射性杂质(即放射性核)，即使是在磷酸钙质量分数达70％的高品质磷矿石中，也依然含有大量的如氟化钙、氯化物、铬、稀土及放射性核等杂质。磷矿石在湿法制磷酸中，放射性元素钒(V)、钍(Th)进入磷酸

4、中，丽镭(th)则留在磷石膏中，在生产工艺的末端排放出来。由于磷石膏带有的放射性，许多国家对磷石膏的资源化利用有很多的限制。‘13磷石膏的产生主要是由于湿法磷酸生产时排出的固体废弃物，每生产1t磷酸约产生4—5t磷石膏。我国磷化工行业每年排放磷石膏量约50Mt，占工业副产石膏的70％以上。而且还在以每年15％的速率增长，目前全国磷石膏累计堆存量超过100Mt。长期以来磷复肥企业主要采用堆存i去处理．综合利用率只有10％左右，不仅大量占用土地，而且容易造成环境污染，成为困扰磷化工行业健康发展的一大难题。为此，中国磷

5、肥工业协会提出，“十一五”期闯，磷石膏年处理量要超过10bit，到20t0年综合利用率要提高到20％。¨o我国是一个农业大国，同时也是一个肥料需求大国，随着国民经济发展和农业对磷肥的需求的持续增长，我国磷肥工业发展迅速，磷肥产量(100％P20。计)从1980年的2307kt增长到2005年的11250kt，年均递增6．54％。磷肥工业的高速发展也带来些问题，在湿法磷酸生产中副产大量的磷石膏(通常ltP20，湿法磷酸副产4．5～5．0t磷石膏)，据2006年4月在天津召开的“磷石膏综合利用座谈会”了解到，2005

6、年国内副产的磷石膏达到30／q／t／a同时，国内磷肥企业(特别是云南、贵州、湖北、四川等磷复肥基地)长年堆存的磷石膏数量也相当惊人，据2006年7月在沈阳召开的“磷肥、硫酸行业推进循环经济工作会议”了解到。到2005年底，我国堆存的磷石膏约有100Mt。从全世界范围来看，磷石膏的年排放量也达到280Mt。¨1然而，磷石膏的资源化利用并不令人满意，目前全世界磷石膏的有效利用率仅为4．5％左右，也就是说全世界每年得到综合利用的磷石膏只有12．6Mr。日本、韩国和德国等发达国家磷石膏的利用率相对高一些，以日本为例，由于

7、日本国内缺乏天然石膏资源，磷石膏有效利用率达到90％以上，其中的75％左右用于生产熟石膏粉和石膏板。其他不发达国家磷石膏的利用率相对很低，一般以直接排放(抛弃)秀主，如我国磷石膏的有效和j用率约10％，距国家“十一五”规划工业固体废物综合利用率达到60％的目标尚有较大差距。B1据中国化工矿业协会预测，2010年我国需硫17．2Mt。2020年需硫21．0Mt。根据需求预测并考万方数据2009年10月第34卷第5期魏大鹏等：磷石膏的工业应用及研究进展·23．虑选矿损失，国内现有硫铁矿和伴生硫保有储量的保证年限仅为1

8、6年，在国内硫资源紧缺的情况下，磷石膏的资源化已成为一种必然选择。鉴于国外磷石膏资源化利用的成熟经验和我国硫资源匮乏的现啦石膏砌块肥}．-一lt,qP04状，从循环经济的角度来审视磷石膏问题，磷石膏就不再是一种污染废物，而是一种很好的资源。硫资源循环利用的示意见图1，图中1、2、6,7为工业化路线，3、4、5为待工业化路线。[2]+磷矿一兽。三Tl：接景霜奠峨劳斯g鍪一三