半水法湿法磷酸工艺的磷石膏应用于建材的实验研究0讲解

关于湿法磷酸萃取磷石膏结晶工艺的研究作者：易勇平来源：《中国化工贸易·下旬刊》2019年第12期摘要：随着当前科学技术的不断创新和进步，磷石膏资源化利用趋势越来越明显，作为磷酸的副产物，其萃取工艺也得到了极大的发展。

其中传统的二水法湿法磷酸工艺所产生的磷石膏利用难度较大，限制了磷石膏的运用，而新型的三级磷酸逆流萃取可以产生品质较高的磷石膏结晶，具有很好的应用性能。

因此本文主要研究湿法磷酸萃取磷石膏结晶新工艺，为提高磷矿企业经济效益提供参考和借鉴。

关键词：湿法磷酸;磷石膏结晶;萃取工艺我国的磷矿资源在世界磷矿储量中占有极大比重，是仅次于摩洛哥的第二大磷矿资源储备国家。

但是我国境内的磷矿大多是中低品位矿，具有反应活性低、杂质含量高的特点，因此使用湿法磷酸工艺相对比较适合，尤其是在萃取磷石膏结晶工艺中，湿法磷酸发挥了重要作用。

本文结合贵州开磷集团磷化工技术发展经验，研究湿法磷酸萃取磷石膏结晶工艺。

1 湿法磷酸工艺湿法磷酸工艺即是利用无机酸将磷矿粉进行分解，产生粗磷酸，在通过相应的净化工艺而得到磷酸产品。

相比于热法磷酸生产工艺，湿法具有成本低、产品纯度高的特点，在当前开磷集团以及其他磷矿企业的生产活动中占有重要地位。

湿法磷酸生产工艺如按照所使用的无机酸类别可以分为硫酸法、硝酸法、盐酸法等，通过一系列的分解反应可以得到磷酸产品[1]。

具体的生产工艺方法如下：1.1 硫酸法硫酸法实质上就是湿法磷酸制备工艺，是利用硫酸将磷矿分解，从而产生磷酸。

这种生產工艺的主要特点是能够在磷矿石分解后，其所产生的磷酸为液相，副产品硫酸钙是溶解性相对较小的固相。

所以硫酸法生产工艺即是简单的固液分离，具有超高的优越性，所以硫酸法的应用也最为广泛和普及。

另外硫酸法还具有较好的除氟效果，可以通过相应的除杂措施，降低磷石膏以及其他磷酸产品的含氟量，促进磷矿资源的合理利用。

1.2 硝酸法也被称为“奥达法”，主要的生产原理是利用硝酸分解磷矿而产生磷酸以及水溶性硝酸钙，然后相关制备人员通过冷冻、溶剂萃取、离子交换等手段将硝酸钙分离出来，从而生成磷酸。

个人资料整理仅限学习使用半水法湿法磷酸工艺的磷石膏应用于建材的实验研究安徽森科新材料有限公司张庚福张纪黎我国湿法磷酸工艺均为二水法，所产生的废渣——磷石膏均为二水硫酸钙CaSO·2HO。

近年来，为提高磷酸浓度<PO含量达40%以上），广东湛化5224集团公司<采用美国西方石油公司工艺）和贵州川恒化工有限公司<自主研发）均采用半水法生产工艺，开辟了我国湿法磷酸生产新途径。

受相关方面委托，我们对半水湿法磷酸工艺的磷石膏应用于建材方面进行了实验研究。

一、磷石膏原状粉体XRD衔射图：两公司的磷石膏原状粉体XRD衍射图<图一，贵州川恒；图二，广东湛化集团）的成份几乎一样，均为CaSO?2HO和CaSO?0.5HO。

2442图一贵州川恒磷石膏原状粉体XRD衍射图衍射图XRD广东湛化集团磷石膏原状粉体图二个人资料整理仅限学习使用二、化学成份：广东湛化集团和贵州川恒磷石膏主要化学成份表一从化学组成看，半水磷石膏的纯度很高，在生产正常情况下，干基CaSO?40.5H含量在90%以上，而广东湛化更高。

2由于广东湛化的PO 与F高于贵州川恒，其酸性远高于贵州川恒。

52三、磷石膏原状粉体SEM图：两公司的磷石膏原状粉体SEM图对比看完全不同：SEM倍500贵州川恒磷石膏原状粉体图一．个人资料整理仅限学习使用图二贵州川恒磷石膏原状粉体5000倍SEM图三广东湛化集团磷石膏原状粉体500倍SEM图四广东湛化集团磷石膏原状粉体5000倍SEM图显示，石膏晶体结构均为片SEM倍500图一、贵州川恒磷石膏原状粉体．个人资料整理仅限学习使用状六面体堆积体，长度多为50～100um。

图二、贵州川恒磷石膏原状粉体5000倍SEM图可看出，不规则片状六面体厚度一般在1～2 um，宽度在10～20 um之间，也有少量微小片状填充其间。

图三、广东湛化集团磷石膏原状粉体500倍SEM图显示，石膏晶体由柱状六面体堆集组成球状，D=10～50 um之间，松散排列，孔隙率50～60%。

磷石膏的特性及其在新型建筑材料中的应用现状LT磷石膏的特性及其在新型建筑材料中的应用现状摘要磷石膏是湿法生产磷酸的工业副产物，我国堆存量很大本文分析了磷石膏的理化及矿物特性，评析了磷石膏的主要改性技术，对磷石膏在新型建筑材料中的利用技术作了详细的论述，并且指出了在磷石膏开发利用过程中应该重视的几大问题。

关键词:磷石膏;新型建筑材料;改性技术;应用目录1.磷石膏概述 (1)2.磷石膏的特性 (2)2.1磷石膏的物化特点 (2)2.2磷石膏的改性 (2)3磷石膏在新型建筑材料中应用 (3)3.1磷石膏在建材方面的应用 (3)3.2磷石膏在水泥生产中的应用 (3)3.2.1生产低碱度水泥 (3)3.2.2生产硫酸联产水泥 (4)3.2.3代替天然石膏作水泥矿化剂 (5)3.2.4作水泥缓凝剂 (5)3.3磷石膏在预拌砂浆中的应用..................= (7)4总结 (7)5参考文献 (8)1.磷石膏概述众所周知，中国是一个农业大国，是全球最大的磷肥生产国。

中国的磷肥副产物磷石膏的排量位居世界第一，而磷石膏的综合处置和资源化利用一直以来都是世界性的难题。

磷石膏是在湿法生产磷酸用硫酸处理磷矿时产生的固体废渣，主要成分是硫酸钙(CaS04 " 2H20)其硫酸钙含量要高于天然石膏。

此外，磷石膏中还含有多种杂质，杂质的存在使堆存的磷石膏对环境构成很大威肋，同时，多种杂质的存在也使磷石膏安全资源化利用的难度大为增加磷石膏的排量巨大一般用湿法生产It磷酸就会排出4一4.5t的磷石膏}磷石膏的大量存，不仅侵占了土地资源，而且经过风侵、雨淋等气候的影响会对大气、水系及土壤造成污染，若人类长时间接触磷石膏，身体健康会受到响，甚至会危害生命，因此磷石膏的安全处置和资源化利用是当务之急国家对磷石膏的资源化利用问题也非常重视，修订后的《建筑石膏》国家标准中，将磷石膏定义为“产品”，这为磷石膏的全面资源化利用创造了条件。

贵州川恒半水湿法磷酸成套技术开发取得成功《中国农资》记者徐晓磊通讯员闫鹏近日，贵州川恒化工有限责任公司15万吨/年半水湿法磷酸成套技术开发及产业化科技成果鉴定暨新闻发布会在贵阳召开。

中国磷化工行业知名专家组成的专家组一致认为：贵州川恒公司的15万吨/年半水法湿法磷酸成套总体工艺技术先进、成熟，工业装置设计合理、自动化程度高、运行可靠，成套工艺拥有自主知识产权，装备国产化率高，总体技术达到国际同类技术先进水平。

专家组建议，在新建大型湿法磷酸装置及老装置技改中加快推广应用。

中国石油和化学工业联合会会长李勇武、贵州省副省长王江平及中国磷肥工业协会、四川大学、中国化工机械动力技术协会等单位的专家出席了成果鉴定会。

据了解，该成果填补了半水湿法磷酸工艺技术在国内大型化、国产化为零的空白，贵州川恒累计投入研发费用1200万元，已向国家专利局申报相关专利5项。

主要技术创新点包括：开发了预混、分解、结晶、养晶四单元组合工艺及其专属槽型，便于优化调控反应与结晶条件，可适应多种矿源，并利于实现大型化；开发了槽外循环、小温差冷却控制技术，保证了料浆的流动性，降低了分解和结晶温度，减轻了设备腐蚀性；创新了逆流返酸与加酸流程，消除反应料浆硫酸根局部过饱和度，提高了磷矿石的分解率和磷石膏的聚晶度及洗涤率；优化了核心设备的结构、材质与制造工艺，使关键设备和耐磨耐腐材料立足国内，装置国产化率达到98%。

目前，贵州川恒化工有限责任公司利用该技术形成了完整的工艺软件包、设计建成了国内首套单系列产能15万吨/年P2O5半水湿法磷酸工业示范装置，已累计稳定运行33个月，日平均产量达到571吨（P2O5）。

据贵州川恒公司总工程师王佳才介绍，该工艺技术节能、降耗、减排效果显著，与相同产出的传统二水湿法磷酸相比，磷酸浓度高，每吨磷酸（以P2O5计）节约0.18吨标煤、水1吨，降低生产成本逾500元，尾气排放指标符合《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996表2中二级标准)；提高了氟、碘的回收利用率；原料消耗和装置投资均优于二水法，磷矿石转化率为97.41%，装置工艺磷收率95.85%。

磷石膏热处理工艺及建材化应用发布时间：2022-11-15T01:54:17.960Z 来源：《城镇建设》2022年第13期第6月作者：冯健[导读] 磷石膏是磷化工湿法制取磷酸时产生的工业废渣，冯健身份证号：44078519900524****摘要：磷石膏是磷化工湿法制取磷酸时产生的工业废渣，反应方程式见式。

磷石膏的主要化学成分为CaSO4·2H2O，质量分数占80%以上，其余杂质为Ca3(PO4)2、Ca(H2PO4)2·H2O、CaHPO4·H2O、残酸、氟化物、重金属、有机物和少量放射性元素。

每生产1t磷酸约副产5t 磷石膏。

据不完全统计，全球磷石膏总堆放量已超过60亿t，且每年的产量高达在1亿t。

我国磷石膏储存量已超过2.5亿t，且每年产量保持在7500万~7800万t，但资源化利用率仅为40.0%。

磷石膏的堆存不仅占用大量土地资源，且磷石膏中的杂质会随地表径流进入土壤以及地下水造成严重污染。

因此，为实现环境保护和绿色可持续发展，磷石膏的资源化利用迫在眉睫。

关键词：磷石膏热处理工艺；建材化应用；引言磷石膏内部杂质元素众多，大量堆存将造成湖泊重金属污染、水体富营养化、大气污染等问题，严重威胁人类健康和生命安全。

我国针对磷石膏的综合利用相对集中在建筑领域，相关产品的附加值低，加工、运输成本高，限制了其大规模工业化应用。

同时，我国磷石膏综合利用率较低，亟待开发磷石膏高值化加工的新技术与新工艺，缓解磷石膏堆存造成的环境危害。

本文通过分析磷石膏综合利用研究及产业化现状，总结磷石膏在建筑、稀土提取、农业、化工以及生物医疗行业领域的研究进展，提出现阶段磷石膏综合利用研究及产业化应用中的问题，展望磷石膏高值化加工基础理论及技术研究的发展趋势，为未来磷石膏综合利用提供建设性建议。

一、磷石膏的研究背景及意义随着我国高浓度磷复肥及湿法磷酸发展，磷石膏呈剧增趋势，累计堆存量已超过5亿t。

实验室模拟投料半水二水湿法磷酸
我们进行了一项实验，该实验是模拟投料半水二水湿法磷酸的制备过程。

首先，我们准备了所需的原料。

原料包括磷矿石、稀硫酸、稻草灰和水。

接下来，我们将磷矿石研磨成粉末状，并称取适量的磷矿石粉末放入反应釜中。

然后，我们向反应釜中加入稀硫酸，与磷矿石发生反应。

该反应会产生磷酸和二氧化硫气体。

在反应过程中，我们根据需要调整反应釜的温度和搅拌速度，以促进反应的进行。

接着，我们将反应釜中的磷酸溶液转移到沉淀槽中。

根据实验要求，我们在沉淀槽中加入稻草灰作为沉淀剂。

稻草灰中的钙离子会与磷酸中的氟离子结合生成固体沉淀。

经过一定时间的沉淀，我们将沉淀槽中的固体沉淀与上清液分离。

分离后的固体沉淀即为半水二水湿法磷酸。

最后，我们可以对半水二水湿法磷酸进行必要的干燥和粉碎处理，以得到符合要求的磷酸产品。

以上是我们进行实验模拟投料半水二水湿法磷酸的过程。

实验室环境下，我们可以根据实际需求和条件进行反应参数的调整，以获得理想的磷酸产品。

磷石膏综合利用技术难点探讨李国鹏【期刊名称】《《硫酸工业》》【年(卷),期】2019(000)010【总页数】3页(P20-21,27)【关键词】磷石膏; 综合利用; 水洗过滤; 浮选【作者】李国鹏【作者单位】云南天安化工有限公司云南安宁650309【正文语种】中文【中图分类】TQ111.16; X788我国目前可供利用的石膏资源有天然石膏矿和工业副产石膏，工业副产石膏主要有磷石膏、脱硫石膏和钛石膏。

磷石膏是湿法磷酸生产中产生的副产物，目前国内外大多数企业湿法磷酸生产采用二水法工艺技术，副产二水石膏（CaSO4·2H2O）。

由于使用磷矿的差异，国内副产磷石膏组分有所不同，尤其是杂质组分的差异，给磷石膏资源化利用带来一定困难。

1 工业副产石膏分类1.1 磷石膏磷石膏是磷肥行业湿法磷酸生产中产生的副产物，2018年国内磷肥产量（以P2O5计）为16.415 Mt，产生磷石膏在 80 Mt左右，其主要成分是CaSO4·2H2O，其中含磷酸、氟、硅等杂质。

以昆明周边磷矿为例，副产磷石膏主要成分见表1。

表1 磷石膏主要化学成分（w） %总SO3 CaO SiO2 总P2O5 总F Fe2O3Al2O3 MgO Na2O K2O MnO 游离水结晶水其他 pH值32.20 28.63 17.060.70 0.52 0.212 0 0.236 0 0.030 0 0.043 0 0.086 0 0.002 1 8.520 0 10.320 01.440 9 3.11目前磷石膏除了少量用在水泥缓凝剂、建材方面，实际利用率不到30%。

1.2 脱硫石膏脱硫石膏主要是热电厂燃煤产生尾气用石灰或石灰石脱硫而得到的副产物，主要成分是CaSO4·2H2O，其中氟离子、氯离子及重金属 Pb、Zn、Hg较多，加上有一定颜色，应用范围受限。

目前全国脱硫石膏产生量在 80 Mt／a以上［1］，主要用作水泥添加剂、建材材料。

磷石膏综合利用技术开发与应用方案一、实施背景随着工业化的快速发展，磷石膏的产生量不断增加。

磷石膏是磷肥工业中产生的废弃物，其主要成分为硫酸钙，具有较高的放射性和难溶性，直接排放会对环境造成严重的污染。

目前，我国每年产生的磷石膏约为5000万吨，利用率仅为30%左右，大部分被堆存或填埋，既占用大量土地，又对环境造成潜在威胁。

因此，开展磷石膏综合利用技术研究，提高其利用率，对于推动产业结构改革、促进循环经济发展具有重要意义。

二、工作原理磷石膏综合利用技术主要包括化学法、物理法和生物法。

化学法主要是通过添加适量的化学试剂，使磷石膏中的硫酸钙转化为可利用的化合物。

物理法主要是利用磷石膏的物理性质，如粒度、密度等，对其进行分离、提纯或改性。

生物法主要是利用微生物的作用，对磷石膏进行生物转化或降解。

本方案采用化学法进行磷石膏的综合利用。

具体工作原理如下：将磷石膏与适量的碱性物质混合，加热搅拌，使硫酸钙与碱性物质反应生成可溶性的钙盐。

然后，通过控制反应条件，使钙盐在溶液中析出，形成具有一定粒度和形貌的晶体。

最后，对晶体进行分离、洗涤和干燥，得到可利用的产品。

三、实施计划步骤1. 实验室研究阶段：在实验室中进行小试研究，探索磷石膏与不同碱性物质的反应特性，确定最佳反应条件。

同时，对产物进行表征和分析，评估其性能和应用前景。

2. 中试研究阶段：在实验室研究的基础上，进行中试研究，验证技术的可行性和放大效应。

对反应设备、工艺参数等进行优化，形成完整的工艺流程。

3. 工业生产阶段：在中试研究的基础上，进行工业生产线的建设。

对设备进行选型、设计和安装，制定严格的操作规程和质量控制标准。

同时，对生产线进行调试和优化，确保稳定生产和高品质产品输出。

4. 产品应用开发阶段：针对不同应用领域的需求，对产品进行应用开发研究。

例如，可将产物用于水泥生产、建筑材料、土壤改良等领域。

同时，积极开拓新的应用领域和市场。

5. 技术推广应用阶段：通过与相关企业和政府部门合作，将技术进行推广应用。