磷石膏综合利用调查报告
一、磷石膏概述
1、物化性质及成分
磷石膏是磷酸或磷肥工业以及某些合成洗涤剂产业排放的工业废渣。磷石膏多呈灰白色，有的呈黄色和灰黄色，密度为2.05～2.45g/cm3，容重0.85 g/cm3，是一种多组分的复杂晶体。在通常情况下，湿法生产1吨磷酸，产生4.5～5.5吨磷石膏。
磷石膏是潮湿的细粉末，95％的颗粒小于0.2mm，自由水含量20％～30％，且含磷、氟、有机物及二氧化硅等少量有害杂质，呈酸性，pH值一般在4.5以下。
磷石膏的主要化学成分是磷酸钙，反应式为：
Ca(PO4)3F(磷矿)＋H2SO4→H3PO4+CaSO4(磷石膏)＋HF
湿法生产磷酸排方的磷石膏，刚出反应器时为无水石膏，后来吸收空气中水，转变为二水石膏。磷石膏中二水硫酸钙含量一般有90％以上，达到国家一级石膏标准。
磷石膏的主要杂质为磷，其次尚有碱金属盐、硅、铁、铝、镁等杂质。碱金属主要以碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、氟化物等可熔盐形式存在，W(R20)在0.05％～0.3％范围（以钠当量计）。磷石膏含1.5％～5％的SiO2，以石英为主，少量Na2SiF6。磷石膏中的Fe2O3、AL2O3、MgO，还有一些有机质，它们有磷矿石引入。
2、可用用途
a、用于水泥工业（水泥缓凝剂、硫酸联产水泥）
b、生产石膏建材制品（粉刷石膏、抹灰石膏、石膏砂浆、熟石膏粉、纸面石膏板、石膏隔墙板、纤维石膏板、石膏砌块、石膏灰泥、建筑标
准砖、烧结节能砖、免烧砖和装饰吸声板等）
c、生产化工原料。（硫酸铵、硫酸钾、硫脲和碳酸钙）
d、用作改良土壤剂(主要用于碱性土地)
e、用作路基或工业填料
二、国家关于磷石膏回收利用的优惠政策
在原设计规定的产品以外，综合利用本企业生产过程中产生的，在《资源综合利用目录》内的资源作主要原料生产的产品的所得，自生产经营之日起，免征所得税五年。
三、磷石膏用于水泥工业
1、水泥市场现状及前景
我国是世界水泥消费和水泥生产最主要的市场，2005年全国水泥产量达到10.64亿吨，比2004年年增长9.69%。2006年水泥处在周期的收缩期，增长率有可能出现稍低于GDP增长的情况，但固定资产投资保持一定幅度的平稳增长走势的话，需求仍会达到11.2～11.4亿吨左右。
2005年中国GDP增长率为9.9%。中国有关专家预测2006年GDP增长8.7-9.2%。世界经济及中国经济的发展仍将拉动水泥需求的增长，水泥增长率在7～8%左右。
2005年国内水泥市场需求10.5亿吨左右，而水泥生产能力已达13亿吨，产能过剩2.5亿吨。特别是落后生产能力比重仍占60%左右。预计2010年国内水泥需求量为12~12.5亿吨，比2005年的产能少0.5~1亿吨，未来水泥行业总量过剩、结构失衡的矛盾较为突出。
2005年世界水泥产量22.7亿吨，预测2010年世界水泥消费量将达22.3亿吨。2010年以前美国将继续扮演领头羊的角色，预测2010年美国的水泥进口量可能达3000万吨。预计今后5～6年内，全世界的水泥工业将经历全球性的重大兼并重组整合的过程，2010年将有75%的产能会卷入兼并
浪潮，特大型的跨国集团将应运而生，这对我国水泥及混凝土集团也是一个机遇和挑战。
2、国家政策
为解决未来水泥行业供大于求的现象，国家发改委在2006年4月发布了《关于加快水泥工业结构调整的若干意见》。就加大水泥工业结构调整提出了相关政策。提高市场准入门槛，加大管理的力度。
一是严格市场准入。把环保新标准纳入水泥生产许可证发放的审核条件，坚决取缔无证生产。
二是认真执行2006年7月1日开始生效的《水泥工业污染物排放控制标准》。
三是提高建筑市场应用水泥的准入标准，禁止立窑水泥进入重点建设工程和建筑物结构工程。
3、磷石膏用于生产水泥及水泥缓凝剂的应用现状
磷石膏中杂质对水泥的影响
磷石膏中由于磷酸溶液残留于二水石膏晶体间隙或微裂纹中，或P离子对二水石膏[S042-]中S 发生同晶取代作用，磷石膏中含有磷杂质。磷杂质主要有可溶磷、共晶磷、沉淀磷3种形态，以可溶磷对其性能影响最大，它延缓水泥的凝结硬化，降低硬化体强度。当用作缓凝剂掺入水泥与水拌和时，在强碱性环境下，共晶磷也可以释放出来，起与可溶性P205相同的有害作用。
3.1、磷石膏生产水泥
磷石膏制酸联产水泥发展现状
石膏制酸和水泥技术的研究始于20世纪初。1916年，德国的缪勒和阔纳(Muller Kuhne)开发天然石膏制硫酸和水泥技术，并建立了中试装置；其后英国、法国、波兰、奥地利、南非等相继建成了以天然石膏、硬石膏和磷石膏为原料生产硫酸和水泥的装置，并投入生产，其平均生产能力为日产硫酸和水泥熟料各160吨。由于工艺技术的原因，上述工
厂的生产装置均相继关闭停产。进入八十年代，由于磷肥生产过程大量排放的磷石膏受到堆放条件和环保条件的限制，磷石膏的综合利用又引起人们的关注，西方发达国家及磷肥生产大国又开展了磷石膏制硫酸联产水泥新技术的研究工作。
我国从五十年代开始利用石膏制硫酸和水泥技术的研究工作，至80年代鲁北化工股份有限公司经过艰苦奋斗，历经小试、中试、产业化、大型化，终于攻克了大窑结圈、设备堵塞这一世界技术难关，控制了弱氧化气氛，创造出半水流程工艺及高饱和比、高硅酸率配料率值，解决了水平衡、热平衡、酸平衡等一系列技术难题；取得了盐石膏、磷石膏、天然石膏制硫酸联产水泥试验的成功，填补了我国石膏制酸技术的空白，获得国家发明专利。
特别是1990年“年产3万吨磷铵、4万吨磷石膏制硫酸联产6万吨水泥”国家工业示范装置(简称“三、四、六”)的建成投产，使磷石膏制硫酸联产水泥技术实现了新的突破，有效地解决了磷铵生产废渣磷石膏堆存占地、污染环境、制约磷复肥工业发展的世界性难题，创出一条经济效益、环境效益和社会效益有机统一的新路子。经过多年的改造挖潜，“三、四、六”装置已达到并超过“6万吨磷铵、8万吨硫酸、12万吨水泥”的生产能力，实现了磷铵副产磷石膏制硫酸联产水泥技术的高效益。至1999年建成了“十五、二十、三十”装置并通过验收。
2006年8月，贵州西洋集团于贵州大学合作在磷石膏制硫酸联产水泥基本工艺上实现重大技术突破，利用贵州丰富的高硫煤资源与磷石膏作原料，生成高纯度硫酸和水泥。硫酸成本仅为硫铁矿制酸成本的30%左右，水泥成本则只有石灰石制水泥成本的60%。
磷石膏相关工艺（以鲁北为例）
利用生产磷铵排放的废渣磷石膏制硫酸联产水泥，硫酸返回用于生产磷铵，硫酸尾气回收制取的液体SO2作为海水提溴的原料，废水封闭
