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磷石膏制备硫酸新思路 　　摘要：介绍了磷石膏利用现状，分析了磷石膏综合开发利用的技术路线和发展趋势，提出了磷石膏制备硫酸的一种新途径。 　　关键词：磷石膏；硫酸；综合利用 　　中图分类号： P578 文献标识码： A 文章编号： 　　磷石膏利用现状 　　磷石膏是生产磷肥、磷酸时排放出的固体废弃物，每生产1吨磷酸约产生4.5-5吨磷石膏。磷石膏分二水石膏(CaSO4·2H2O)和半水石膏(CaSO4·H2O)，以二水石膏居多。磷石膏除主成分硫酸钙外还含少量磷酸、硅、镁、铁、铝、氟、有机杂质等。 　　目前，世界湿法磷酸年总产量约2.6亿吨(以P2O5计)，副产磷石膏约1.5亿吨，利用率仅4.3%-4.6%。预计中国到2015年磷肥(P2O5)需求量将达1.3亿吨，届时磷石膏年排放量将超过5000万吨，而目前利用率仅为2%-3%，主要为建材(制水泥缓凝剂、石膏制品、制硫酸联产水泥)、化肥工业(制备硫酸铵、碳酸钙)、农业(土壤改良剂)等方面的应用。堆放磷石膏不仅占用了大量土地，而且造成环境污染，因此有必要寻求磷石膏的合理利用途径，以实现磷肥工业的可持续发展和磷石膏的高度利用。 　　国内外技术 　　2.1国外相关技术领域发展及趋势 　　世界范围内，德国Muller最先以焦炭作还原剂，掺和粘土、铁粉在中空窑内完成硫酸钙的分解和水泥熟料的烧成。1954年奥地利林茨(LINZ)化学公司以此工艺建厂，开始用天然石膏为原料，从1966年起完全用磷石膏为原料，1969年建成350t/d制酸装置；随后南非等国也应用相同的技术建厂，并获得了很成熟的工艺技术。在上世纪70年代，有5个国家（英、法、波兰、奥地利、南非），10家工厂约17套装置（包括2~3套中试装置）采用中空窑分解石膏制硫酸联产水泥技术，总生产能力为年产600～800kt硫酸和1000～1200kt水泥。其中，用磷石膏为原料的工业生产装置仅5套，最大的装置生产能力为年产80kt硫酸和120kt水泥，采用立筒式预热器中空窑技术。1982年起，DavyM Ckee公司(简称DMC)与佛罗里达磷酸盐研究所合作进行了利用DMC开发并广泛用于钢铁工业的大型环篦式烧结炉以分解磷石膏生料制得适于筑路等用途的粒状集料和满足硫酸生产要求的含SO2烟气；原美国戴维公司曾开展用圆盘烧结机分解磷石膏制???酸的设计和研究；美国福陆公司和德国洪堡公司也分别进行了用五级和三级旋风预热器窑外分解磷石膏的设计和研究，但都距离工业化很远。1985年末，西德Lurgi公司与西德Babcock-BSH公司合作开始进行磷石膏制硫酸和水泥熟料新工艺的研究与开发工作。其基本思路是将磷石膏生料的还原分解反应与水泥熟料的烧成反应分别在两部分设备中完成。即生料的预热在旋风型悬浮预热器中完成，生料的分解反应在循环流化床反应器中进行，而熟料的烧成则在回转窑中进行。由于三种过程在3个设备中进行，则过程可得到强化，且装置的生产能力可大型化。但其未进行中试装置的建设和试验。美国加利福尼亚圣迭戈科学企业股份公司(Science Ventures)经过五年的研究，开发出FLASC（闪速硫循环工艺，全称Flash Sulphur Cycle）法磷石膏综合利用工艺。该工艺以硫酸的形式从磷石膏中回收硫，产生的尾渣用作铺路材料。该公司已经完成了实验室和半工业性试验，一直在寻找工业开发合作伙伴，但目前尚未有工业化报道。 　　进入上世纪80年代中期后，由于世界能源价格大幅度上升而硫磺价格大幅度下降及欧洲等地区水泥市场疲软，国外此类装置陆续关闭或停产。目前国外已无磷石膏制硫酸工业装置，相关技术开发也处于停滞状态。 　　2.2国内相关技术领域发展现状及趋势 　　早在20世纪60年代，我国建材部门就在相关部门的配合下成立了专门的科研机构，承担了国家“六五”科技攻关，对石膏和磷石膏制取硫酸和水泥的技术进行专题研究。1986年在中试及考察国外技术的基础上，我国自行设计和建设了云南磷肥厂以磷石膏为原料年产6万吨硫酸、联产10万吨水泥的生产装置。经过多次试车及试生产修改，直到1993年系统转入正常运行。后由于磷石膏中SiO2含量偏高，操作困难，造成系统生产的水泥质量不稳定，且由于国际硫磺价格低，硫酸成本下降，该装置流程长、生产技术落后，硫酸生产成本高，所以该装置后来直接改为以石灰石为原料生产硅酸盐水泥，硫酸装置也改用硫磺为原料。1990年，山东省鲁北化工在云南磷肥厂磷石膏制硫酸、水泥技术的基础上，建设了以磷石膏为原料年产4万吨硫酸、6万吨水泥的生产装置(简称4-6工程)。该装置生产的硫酸、水泥均能达到设计能力，产品合格。“八五”期间原化工部在国内鲁北企业集团公司、鲁西化工集团阳谷化工厂、遵化市化肥厂、青岛东方化工集团股份有限公司、什邡化肥总厂、银山化工(