磷石膏的利用和回收.pdf

第39卷第4期
化工技术与开发
Vol39 No4
2010年4月
Technology Development of Chemical Industry
Apr.2010
磷石膏的利用和回收
杜璐杉,明大增2,李志祥2,李勇辉1
(1.昆明理工大学化学工程学院,云南昆明650224;2.云南云天化国际化工股份有限公司,云南昆明650113
摘要:磷石膏是湿法生产磷酸过程中的副产品,如不加以有效利用,不仅占用土地、浪赞资源,而且会污染环
境。本文重点介绍了磷石膏在建材、化工、化肥、农业等方面的应用,分析了磷石膏应用过程中存在的问题,并对其
综合利用提出发展建议
关键词:磷石膏;应用;发展建议
中图分类号:TQ177.375
文献标识码:A
文章编号:1671-9905(2010)04-0025-04
磷石膏(简称为“PG”)是湿法磷酸生产过程中エ厂的生产和磷化工产业的可持续发展。如何大
产生的工业废渣,是化学工业中排放量最大的固体量有效地利用磷石膏,是目前磷复肥行业面临的主
废物之一。硫酸分解磷矿石的主要反应式为1
要问题之
Casf(PO4)3+5H2S04+5nh2o
--3H3%+ 5cas04+NH2O+ HF
1在建材方面的应用
一般来讲,二水磷石膏含水量在20%~30%,1.1用作水泥生产的缓凝剂
于燥后呈粉末状,其主要成分是CaSO4?2H2O,与.
天然石膏是水泥生产的重要添加剂,加到熟料
水石膏类似。同时含有少量的有色质和杂质(见表中可以调节水泥的凝结过程。磷石膏和天然石膏组
1),还含有部分放射性元素(见表2)。
成特性极为相似,经净化处理后,可代替天然石膏用
表1磷石的化学组成2り/%作水泥缓凝剂。其生产工艺?如下
组分So。CaOP。2FFe0
W40~43.730-320.33~3,20.22~0.870.12~0.43
石灰
组分Al2O
MgO有机物
06019u6石ト?中和?块千過
表2石膏中放射性元素的含量
通常磷石膏采用水洗、分级和石灰中和等方法
元素RhTh
U进行处理。水洗工艺可以除去磷石膏中的水溶性杂
含量/Bqkg-1109.1±1.833.40±0.359.8土0.86<0.7
质,如游离的磷酸、水溶性磷酸盐等;分级处理可除
过去几年里,我国的礫肥产量以每年超过10%去裤石膏中极细小的不溶性杂质,如泥土、有机物以
的速度递增,2009年上半年磷肥产量为673.3万
及很细小的磷石膏晶体。而分级和石灰中和可以有
(以P2O计),同比増长6.1%。每生产1磷肥平效地脱除P和F,其工艺流程?为:
均产生3.75t磷石膏,2007年我国的磷石膏排放量
已达500万49,由于磷石膏的综合利用在技术石
水
成品
与经济上都很不成熟,因此全世界磷石膏的有效利
用率不足10%,尚未得到有效利用。至今大部分磷
分ト所に级小料浆旋流分水
石膏采用天堆放和倒入大海两种方式处理,国内
废液」「浓缩机废渣
堆存的磷石膏已经超过1.2亿t。礫石膏的大量堆
积,不仅占用土地、浪费资源,而且污染环境。由于1.2用作生产石膏建材
磷石膏中含有少量的磷、氟、游离酸等有害物质,长
磷石膏可代替天然石膏生产石膏建材。对磷石
期堆积还会引起地表和地下水的污染,严重制约了膏净化处理,脱水生成半水合硫酸钙,方可用于生产
作者简介:杜璐杉(1983-),女,汉族,四川广元人,项土研究生,主要从事磷化工方面技术研究
收稿日期:2009-12-03
化工技术与开发
第39卷
石膏建材。半水石膏有两种晶形。目前磷石膏在建路的路面结构,存在如早期强度过低、抗冲刷能力较
材方面的应用主要是生产纸面石膏板,石膏砌块,石低、水稳定性较差、表面功能不够理想等不足。采用
膏空心条板,石膏创花板,纤维石膏板,装饰石膏制粉煤灰ー石灰一磷石膏可直接改善二灰土强度过低
品等。生产石膏空心条板流程7
的问题,并不同程度改善二灰土的其他性能。粉煤
灰一石灰一磷石膏稳定碎石材料保留了二灰土后期
石膏粉辅料
强度发展良好的优点,使其保持更持久。并且新型
配料搅拌?成型
路面材料充分利用工业固体废弃物,节约堆场,改善
助剂増强材料水
了生活环境。因此,粉煤灰一石灰一磷石膏稳定类
材料具有成本低廉、性能优越、环保等诸多优点()。
成品
干燥
脱模
2在化工方面的应用9-1
1.3用作矿山填充材料
山东鲁北企业集团总公司研发出的用磷铵副产
作为矿山填充材料,有两个重要的技术指标,
磷石膏制取硫酸联产水泥新技术,适用于对高浓度
是其加水拌合后所形成膏体的流动性,这关系到能磷复肥生产及其排放的磷石膏废渣进行综合治理,
否顺利地完成浇注;二是充填料浆体硬化后的强度,是一项绿色环保工程。该工艺的主要过程是:磷矿
这直接影响到充填层的承重能力。利用磷石膏和磷经粉与硫酸反应得到磷酸,排出废渣磷石膏,磷酸
矿渣可配制出性能优良的矿山充填材料,磷矿渣在与氨进行中和反应制得磷铵,废渣磷石膏与焦炭、粘
充填料中代替了水泥,起着胶凝材料的作用。磷矿土等辅助材料配制成生料,分解煅烧与锅炉炉渣粉
渣是由熔融状态下经水淬冷却而成,具有潜在的水磨生产水泥。二氧化硫(SO2)窑气经两次吸收、净
化活性,在激发剂作用下可逐渐水化硬化,生成具有化、干燥,其中99.95%以上的SO2用来制硫酸(硫
强度的结晶结构网。由于磷石膏中残留部分礫酸根酸循环利用作为生产磷铵的原料),其余的硫酸尾气
离子,pH值小于7,呈弱酸性,通过加人碱性激发回收处理后制成液体SO2,作为海水提溴的原料
剂,可中和砗石膏的酸性,同时可激发磷矿渣的潜在废水可封阓循环利用,同时硫在装置中也能得到循
水化活性。石膏对于黄磷炉渣而言,也是一种硫酸环利用。
盐激发剂,对磷矿渣的水硬性能也具有一定的激发
该项技术既解决了磷肥工业“三废”污染的世界
作用。同时,填充材料的浓度直接影响其硬度,随料性难题,又开辟了硫酸工业和水泥生产新的工艺路
浆浓度的增加,其硬度相应增加。填充材料中的水线,实现了经济环境、社会效益的有机统一。尽管
分一是为了满足磷矿渣的水化所需要用水,二是使该技术在推广应用方面受到限制,但从资源综合利
料浆具有一定的流动性,便于料浆的输送及成型。用和环境保护考虑,是值得推广的。磷石膏分解出
60%的料浆浓度既能保证浆体具有足够的自涴性SO2,SO2经转化用水吸收制得硫酸。磷石膏也可经
能,同时其强度发展也较为理想。
煅烧生成二氧化硫,再经还原得到元素硫。
矿山工程中的巷旁支护、矿井填充,具有比普通混凝3在化肥方面的应用
土凝结速度快、易输送、强度高、无污染、成本低等优3.1磷石膏制硫酸钾(无氯钾肥12
点。用磷石膏代替天然石膏生产“高水材料”的试
普遍使用的钾肥为氯化钾,但有些农作物忌氯,
验,1995年被列人国家“技术开发专项计划”研究,须施用无氯钾肥,其中以硫酸钾最为普遍。利用PG
目前已投入生产。通过对此材料的配置可提高矿山制取硫酸钾,可分为一步法和两步法。一步法是利
资源的综合利用率,同时综合利用了工业废渣,减轻用硫酸钾在浓氨水中溶解度低的特点,磷石膏与氯
环境污