磷石膏的資源化利用途徑及目前利用現狀
磷石膏是磷化工行業產生的廢棄物,通常生產1噸磷酸可產生4.5-5.0噸磷石膏副產物。中國磷化工產業發展快速,已成為世界最大的磷肥生產國,因此磷石膏的排放量規模也是十分巨大,磷石膏堆存量已經達到4億噸,每年仍以大約5000萬噸的速度遞增。
從全球范圍看,磷石膏的綜合利用率非常低,還不到10%。在一些天然石膏資源豐富的國家,磷石膏利用率很低,比如美國、加拿大、比利時等國家,采用堆存的方式處理,摩洛哥、荷蘭等國家采用排入海洋的方式處理。
像日本因石膏資源匱乏,因此其磷石膏利用率接近100%。其中約60%用于生產熟石膏粉和石膏建材,30%用于生產水泥緩凝劑,10%用于食品、醫療等行業。
中國天然石膏資源豐富,因此磷石膏的利用率也不高。處理磷石膏的方式也主要是綜合利用和堆存兩種,其中又以堆存為主。但磷石膏存量過大,不僅會占用耕地,而且也會造成水污染,影響環境。
合理的開發利用起來,可以節約天然石膏資源,也可以改善環境,經濟效益和社會效益并存。在貴州磷化工集中的地區,磷石膏的綜合利用已經陸續發展。
01水泥行業
磷石膏在水泥行業可以用作水泥緩凝劑和制硫酸聯產水泥。這也是磷石膏最大的應用途徑,可以替代天然石膏用作水泥緩凝劑,在水泥水化過程中,石膏溶解的SO42-與水化鋁酸鈣反應生成水化硫鋁酸鈣晶體,沉淀覆蓋在水泥熟料顆粒表面,減少水泥熟料與水的接觸面積,延緩水泥熟料顆粒水化,從而達到緩凝目的。而磷石膏制硫酸聯產水泥是將磷石膏中的硫酸鈣高溫分解,分解生成的SO2用于生產硫酸,CaO用于生產水泥。
02建材方面
石膏制品 磷石膏建材資源化利用主要集中在生產石膏粉、石膏板、石膏砌塊、石膏磚等石膏制品。其中,紙面石膏板市場需求量最大,它是一種新型建筑裝飾輕質板材,具有質輕、隔聲、隔熱、抗震、收縮率低、強度高、自動微調室內濕度、加工性能強及施工方法簡便的優點。
03建設工程基礎方面
建設工程基礎材料方面用作道路基層材料、填充骨料方面。在道路工程建設中使用磷石膏,不僅可以緩解環境壓力,而且能夠降低工程建設成本。而磷石膏作為充填骨料重新回填到磷礦山采空區,不僅能夠實現磷石膏規模化再利用,而且能夠避免采空區引起的山體崩落、地表變形等問題。
04農業方面
鹽堿地
磷石膏在農業方面的利用是鹽堿地改良劑、硫、鈣、硅肥。磷石膏中含有農作物必需的磷、硫、鈣、硅等營養成分,可促進作物生長,改善作物品質,提高作物產量。
05化肥工業方面
磷石膏在化肥工業的應用在制硫酸銨、硫酸鉀。磷石膏制硫酸銨的原理是磷石膏與碳酸銨反應生成硫酸銨,副產碳酸鈣,該工藝技術成熟,生產設備通用,工藝條件易于控制,但是生產硫酸銨產品的含氮量低,以單位質量的氮計算,生產費用比尿素和硝酸銨高得多。
硫酸鉀是一種無氯鉀肥,適用于煙草、葡萄、茶樹、馬鈴薯等忌氯喜鉀作物的種植。
磷石膏合理回收應用利國利民,是廢料再利用的主要構成。目前我國對磷石膏的綜合利用也處于不斷研究開發階段。