中国粉体网讯 磷石膏是湿法生产磷酸时产生的一种固体废渣。目前，我国95%以上的磷石膏来源于二水物法湿法磷酸生产，以二水硫酸钙（CaSO4·2H2O）为主要成分，由于磷石膏中含有的杂质种类多，组分复杂，如磷、氟、有机质、重金属及放射性物质等，严重制约磷石膏的资源化利用。
1磷石膏资源综合利用现状
据中国磷复肥工业协会统计数据：至2020年，我国湿法磷酸产能约为2000万t，年副产磷石膏约为7500万t，全国磷石膏资源化综合利用率约为45.3%。
“十三五”中国磷石膏不同综合利用途径利用量变化情况
一线督办磷石膏资源利用事宜，国家重视工业废固资源综合利用率与潜在价值。
近日，驻湖北省经信厅纪检监察组深入基层，围绕抓好中央环保督察指出问题整改，开展磷石膏综合利用专项调研督办，其中强调：“必须在磷石膏源头减量、过程净化、综合利用、资源循环利用及无害化处置等重大关键技术上展开科研攻关，蹚出一条磷石膏高端化、资源化利用的新路。”
今年2月份，工信部等8部门今年联合印发《关于加快推动工业资源综合利用的实施方案》，明确了行业发展的具体目标和实现路径，提出到2025年，钢铁、有色、化工等重点行业工业固废产生强度下降，力争大宗工业固废综合利用率达到57%。
8月4日人民日报发文《让工业资源高效循环》——点名磷石膏综合利用问题。“工业固废是放错了位置的资源，对其综合利用意义重大。”中国循环经济协会副会长李边卓向《人民日报》记者解释，一方面，磷石膏、钢渣、尾矿等堆存量大，存在较大生态环境安全隐患，通过综合利用消化存量，不仅能有效缓解环境压力，还能提高资源利用效率，为国家资源安全提供保障。另一方面，大宗工业固废可以替代天然矿产资源用于生产建筑材料、筑路等，有效减少天然矿石开采、节能降碳效果显著。
2磷石膏资源的主要杂质
如今，磷石膏是产品而非“废物”的观念已发生转变，但磷石膏的品位和杂质含量受磷矿的矿石类型与企业的生产工艺、处理方式影响，化学成分差异较大，导致工艺参数难以把握。要提高磷石膏资源化利用率，就必须对磷石膏进行净化处理，减少杂质对石膏性能的影响。
一般而言，磷石膏杂质可分为磷类杂质、氟类杂质、有机类杂质及其他类杂质，对磷石膏的应用有明显限制效果。例如，H3PO4、H2PO4-及HPO42-是磷石膏中可溶磷的主要存在形态，当磷石膏中可溶磷质量分数超过1.0%时，晶体形态、凝结时间、强度性能劣化明显；可溶性氟化物会缩短磷石膏凝结时间，容易导致磷建筑石膏粉标稠升高，减小了石膏硬化体的密度和强度，当磷建筑石膏粉中可溶氟质量分数超过0.3%时对强度影响更为明显；磷石膏中的部分Fe以黄铁矿形式存在，会对石膏产品白度造成影响，特别是中高温焙烧得到的石膏粉呈现红色或者粉红色。
3磷石膏净化处理技术
目前，磷石膏净化处理技术可分为湿法和干法两种。目前中国对磷石膏净化处理一般采用湿法技术中的水洗法、酸碱中和法、陈化法和干法技术中的煅烧法（一种或多种组合），其中最常用的是酸碱中和法和水洗法。
湿法净化处理时，可通过调控水洗温度、水固质量比、水洗次数及搅拌时间提高水洗净化效率，但水洗法对共晶磷和不溶性杂质的去除具有局限性；石灰中和处理法能降低可溶性磷、氟含量，但对共晶磷、有机物及不溶性杂质无净化效果；采用酸浸出的方法净化磷石膏效果显著，除杂效果彻底，不过成本略高。
水洗净化示意图
干法净化是利用磷石膏在一定温度条件下，磷类杂质会分解成气体或部分转变成惰性的焦磷酸盐、偏磷酸盐等稳定的难溶性磷酸盐类化合物，同时部分氟类杂质分解并以HF和SiF4的形式逸出，有机杂质则氧化为CO2和H2O，在保证二水硫酸钙正常脱水的同时降低甚至消除杂质对石膏性能影响的焙烧净化技术手段。
干法净化示意图
钟雯研究发现在煅烧温度为300～500℃时，磷石膏水溶性磷、氟的去除效率高达60％以上。彭家惠等提出当焙烧温度达到800℃时，能使得磷石膏中共晶磷从晶格中析出，消除有机物的影响。干法净化时磷石膏中的杂质铁化合物被氧化，使得石膏粉颜色变红，导致白度降低。方官涛等通过添加2%NH4Cl与磷石膏充分研磨后进行煅烧，磷石膏白度由26.8%升高到87.12%，铁去除率达到96.61%，有机碳去除率为44.90%。
结语
目前，磷石膏资源的综合利用以制造建材产品为主，但产品质量和市场认可度并不高。经过净化除杂后的磷石膏，品质更接近正常的石膏，能有效地提升下游产品质量，对资源综合利用率提升也有很大帮助。
参考文献：
李恒，等：磷石膏杂质及净化研究现状，云南云天化环保科技有限公司
董泽，等：磷石膏建材资源化利用研究进展，浙江省建筑科学设计研究院有限公司
让工业资源高效循环，人民日报
（中国粉体网编辑整理/昧光）
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