中國粉體網訊 作為磷化工工業固廢的磷石膏是一塊“燙手山芋”。
磷石膏是濕法磷酸工藝中產生的酸性固體廢棄物。每生產1tP2O5約產生4~6t磷石膏。據統計，全球磷石膏產排量以2.8億t/a速度增加，累計堆存量已超過60億噸，我國累計堆存量達8.7億噸，每年新增8000萬噸。
磷石膏的大量堆存帶來了水體、土地和大氣等環境污染問題。大量固體廢物綜合利用和無害化處置是一道世界級難題，成為限制磷化工企業發展的瓶頸。
目前，磷石膏主要用于水泥、建筑和農業等行業，其中以建材行業為主。在建筑行業，磷石膏中的二水硫酸鈣在不同的溫度和壓力條件下可轉化為α-CaSO4·1/2H2O、β-CaSO4·1/2H2O和CaSO4Ⅱ。α-半水石膏與β-半水石膏相比具有更好的力學性能，但因其制備工藝復雜、生產成本高致使大規模產業化生產困難。因此，煅燒制備β-半水石膏工藝更加簡單經濟，是實現磷石膏規模化應用的重要途徑。目前市場上90%以上的磷石膏基建材粉體材料均以β-半水石膏為主。
創新煅燒工藝，加快實現無害化處理與資源化利用步伐。
磷石膏煅燒制備建材粉體材料生產過程通常分為兩步，首先是石膏凈化除雜，脫除影響石膏粉體膠凝性能的雜質，然后進行煅燒粉磨。
目前，國內磷石膏煅燒工藝為炒鍋煅燒工藝、回轉窯煅燒工藝、沸騰爐煅燒工藝、彼得磨煅燒工藝、FC-沸騰煅燒工藝、一步法錘式粉碎煅燒工藝等。
不同煅燒工藝的優缺點
針對現有磷石膏煅燒工藝技術存在的問題和局限性，業內進一步發展了流化床煅燒工藝。流化床煅燒工藝利用脫除附著水的磷石膏在流化床內呈流態化狀態下進一步脫除結晶水。具有煅燒均勻性，通過增大流化床容量，可實現石膏低溫、長時間煅燒，且流化床的結構簡單，并實現了石膏粉分區控溫煅燒。
2022年，過程工程所與云南云天化環保科技有限公司合作研發的磷石膏綜合利用示范項目（一期）順利建成并成功產出II型無水石膏和β-半水石膏產品。
45萬噸/年磷石膏流態化煅燒裝置
過程工程所朱慶山團隊以多年流態化理論和工程應用研究為基礎，在磷石膏煅燒反應調控機制、反應的傳熱傳質過程強化、設備大型化和多功能化等方面研究取得重要進展，形成磷石膏多功能柔性流態化煅燒集成新工藝。該工藝使氣體與磷石膏直接接觸，讓物料預熱、煅燒和冷卻過程始終處于懸浮或流化狀態，傳熱傳質效率高，物料受熱均勻；產品均一性、穩定性較高；充分回收利用工藝過程余熱，降低能耗。此外，該工藝突破了常規炒鍋工藝只能生產β-半水石膏的限制，可實現靈活調控，單套裝置即可生產β-半水石膏和II型無水石膏兩種產品，其中，II型無水石膏為磷石膏轉化利用的新產品，可應用于自流平和填料領域。
流化床煅燒磷石膏創新點
此外，張磊等提出了磷石膏煤循環流化床煅燒分解制硫酸聯產鈣基材料工藝，以擴大磷石膏綜合利用范圍。
磷石膏循環流化床低溫煅燒分解制硫酸聯產鈣基材料工藝
眾多研究表明，流化床煅燒工藝可以實現磷石膏低能耗，低成本，大規模化，高值化綜合利用，或將成為未來磷石膏制備建材石膏粉體的主流技術手段。
小結
磷石膏綜合利用并進一步“變廢為寶”是磷化工高質量發展的一道“必答題”。工信部節能與綜合利用司司長黃利斌曾表示：破解磷石膏綜合利用是個多維、立體、系統的工程，需要技術的突破和政策的創新。而突破煅燒工藝，正是磷石膏綜合利用，加速產消平衡的“必選項”。
參考資料：
李恒等.磷石膏煅燒工藝進展分析
張磊等.磷石膏循環流化床煅燒分解工藝可行性分析
劉德智等.磷石膏制備Ⅱ型無水石膏工藝研究
過程工程所流態化煅燒新工藝實現磷石膏資源化利用
（中國粉體網編輯整理/黑金）
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