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CHEMICAL ENGINEERING DESIGN
化工设计2009,19(5)
磷石膏生产建筑石膏的工艺探讨
张儒全*魏延青山东红日阿康化工股份有限公司临沂276021
摘要介绍磷石膏综合利用的主要技术和方法:磷石膏洗涤净化预处理,洗涤水循环利用回收大部
分的可溶性磷;采用两段沸腾煅烧工艺先预烘干脱除游离水,后脱除结晶水生产建筑石膏。
关键词磷石膏水洗预处理建筑石膏市场需求减排增效
磷石膏是生产磷酸及磷肥过程中产生的一种成了公司亟待解决的一大难题。公司技术科研人
副产品,一般每生产1t磷酸(折P20、),约产员经过大量的调研、试验工作,先后对国内外处
生5~6t磷石膏。磷石膏主要成分是二水硫酸理磷石膏工艺技术及装备实力雄厚的设计开发单
钙,其颗粒细小,附着水含量高(一般为25%'位、公司,进行充分的考察、论证,并委托国内
~30%),同时含有硫酸、可溶性磷、氟、钾外多家公司完成了磷石膏性能测试,作了深人细
盐、钠盐以及不可溶磷等,pH值2.5~3.5,因致的项目前期准备工作,确定磷石膏生产新型建
而增加了磷石膏的利用难度,一般不用作石膏制材产品技术上的可行性。
品的生产原料,仅有极少部分被用作土壤改良
剂,或在一些石膏资源匮乏的地区,经水洗、中
早期的处理方法
和后作为石膏制品的原料,处理后的废水中含有
(1)2000年与德国沙士基达公司联系,拟
较多的各类化学物质,排放会产生环境污染。大引进生产石膏砌块技术,但由于该项目投资超过
部分只能无奈地采用圈地雄放这一最简单的方式4亿人民币,生产成本也相当高,且当时国内建
来处理。
筑行业对石膏砌块来讲是一种新型材料,市场推
在美国,由于有丰富的天然石膏资源,因此,广难度很大,使得项目搁浅。
对湿法磷酸副产磷石髙通常是堆弃;欧洲一些国
(2)2001年后,技术人员研发出以磷石膏
家,磷石膏处理最简单的是填海,在礫酸厂附近为原料加入粘土或页岩生产烧结标准砖技术,并
有砂坑、牒坑、矿山或采石场,用作礫石膏雄置取得专利,建成两条2000万块标砖的生产线。
场,或填充空的矿山或场地。日本和德国是磷石硫酸钙正常分解温度为1200℃以上,分解过程
膏综合利用最好的国家,湿法礫酸的副产磷石膏须在1350~1400℃才能进行得完全,这要低于
约有90%已被利用,其中大部分用于石膏板及墙砖的烧结温度100℃以上。但由于磷石膏自身杂
粉,小部分用于水泥掺合剂。
质较多,尤其是烧砖时加人煤粉,使硫酸钙分解
在国内,磷石膏的利用已经工业化的方法主要温度大大降低到900℃时即可以分解。反应
有生产砖、砌块、纸面石膏板、水泥缓凝剂、硫酸如下
和水泥等,但由于种种原因并未真正形成产业。
Caso,+2C =Cas +2C0
山东红日阿康化工股份有限公司目前P2
Cas +3cas0, =4cao + 4s0
产量约130ka,已累计堆积磷石膏1000kt以
2ca50a+ C=2C]0 +2 S02+ CO2
上,如果今后每年再产生磷石膏600kt,按堆高
因此,伴随烧结砖的过程产生大量的SO2气
8m计算,每年需占用土地约100亩,土地浪费体,又造成了二次污染问题,而且砖厂的经营管
严重,并且严重污染环境,如何处理这些磷石膏理不善,于2004年底关闭。
张儒全:工程师。1998年毕业于吉林工学院化学工程专业。现从事工程技术和研发工作。联系电话:(0539)7112758,E
mail:ruquan728@163.como
2009,19(5)
张儒全等磷石青生产建鏡石青的工艺採讨
机过滤,可溶性P20平均含量约0.6%,含液
2净化预处理
量在25%以上,每年排放磷石膏约600kt,这样
针对临沂地区近年来石膏板发展迅速,石膏每年排放的纯P20约3600t,20%浓度P20磷
板企业较多,据保守估计在40家左右。其中仅罗酸液成本约700元/t,则每年随着磷石膏排掉的
庄区、兰山区就有1.2x10°m2的产量,年消耗建可溶性磷价值1260万元。
筑石膏粉100kt左右。临沂地区水泥企业也相对2.1水洗实验
较多,距离我公司较近的水泥生产能力就在
通常水洗只能增加运行费用,生成大量含污
1000kt以上,相应水泥缓凝剂用量也在50kt以废水,且日益紧张的水资源也不允许按以前的水
上,因此提出了建设年产200建筑石膏配套年洗工艺。针对水洗方案进行了实验研究。
产400kt水泥缓凝剂产品生产线项目,以适应华
将100g的磷石膏用50ml的清水制浆,流动
东市场对建材的需要。充分利用了废弃的工业副性较好,真空抽滤后,再用50ml的清水三次洗
产品代替天然资源,成本低、市场竞争能力强
涤,经多次实验后,平均(五次)结果见表1
还可争取国家税收优惠政策,能够获得良好的社
表1实验结果
会效益和经济效益。此项目建成后对于国内同类
结果
行业的磷石膏综合利用将起到示范和推动作用。
测定项目
璘石商水份,%
由于磷石膏中存在硫酸、可溶性磷、氟、钾磷石膏水溶磷,%
盐、钠盐以及不可溶磷等杂质,其中磷酸、钾磷石青不溶磷,%
盐、钠盐和氟化物是对建材有害的物质,建筑石原石膏值
膏粉下游用户主要是石膏板生产企业,有害物质
磷石膏流动性(加水量2:1)
较好
过滤后石膏PH值
2.8
会对石膏板造成不覆纸、起边、发霉、易折的现
50ml水冲洗滤饼pH值
4-~5(滤液约为3)
象;含磷酸和氟化物的水泥缓凝剂会造成水泥的
凝结时间延长、强度降低等问题。新鲜磷石膏的
实验表明,磷石膏经过水洗后,可溶性磷
磷酸和氟含量都很高,pH值约25,用于建筑P.Q。一次制浆洗涤率达到84%,如果将这些选
石膏粉和水泥缓凝剂质量难以保证。有些加工磷液送回到磷酸生产线再进行复合肥生产,那么就
石膏的企业采用堆放陈化的方式来处理,即靠日达到了回收的目的,并且对下一步建筑石膏粉和
晒雨淋来减少有害物质的含量,这样可能需要堆水泥缓凝剂的生产起到了净化原料的作用,减少
放1ー2年才能使用,而且有害物还是流散到自磷对石膏制品的影响。
然环境中,并未真正解决环保问题。基于这种情2.2方案设计
况,提出磷石膏采用水洗预处理方案。
在磷石膏堆场增加水洗设备,水洗工艺流程
目前磷酸生产线副产的磷石膏采用圆盘过滤见图1。
次水
石膏
隣石膏料浆
输送皮带
)真空皮带过滤机(
洗
洗净化滁石去堆场
涤
制浆
母
水
液
返回酸车间过滤机
返酸泵
洗气
洗液
液氨
精过滤器
迈酸泵
中和
中和
液去球磨机
图1水洗工艺流程