磷肥工业固体废弃物磷石膏的处理

磷肥工业固体废弃物磷石膏的处理主讲人：杨耀辉一、前言磷石膏是湿法磷酸工业的副产物，每生产1t磷（以P2O5计算）约产生4.5～5.5t磷石膏。据统计，2014年我国全年生产磷肥1669.93万t，同比增长2.59%，而历年来磷石膏的堆放量累计超过3亿，企业每年为此花费大量的经费用于建设渣场及其运行管理。磷石膏含未分解磷矿、游离磷酸、氟化物等杂质，大量堆放会带来环境问题，污染土壤、大气和水体。根据2011年12月出台的《大宗固体废物综合利用实施方案》，到2015年，我国磷石膏的综合利用率也只能从2010年的20%提高至30%。因此，如何对其进行合理地处置和处理是固体废弃物处理面临的重要问题。图1磷石膏图2磷石膏山旁就是村庄-牛栏江水源保护区环境受污染二、我国磷石膏综合利用存在的问题（1）区域发展不平衡不同地区磷石膏综合利用情况受地域条件和运输半径的影响较大。磷石膏的产生、堆存主要集中在云南、贵州、四川、湖北等磷复肥产区；而受运输半径影响，磷石膏消耗主要集中在建筑石膏、水泥产量大的地区。（2）技术水平还需提高目前，磷石膏制备建筑材料缺乏经济适用的预处理工艺，依然存在着提纯困难、能耗高等缺陷，影响了产品质量的稳定，如石膏制品强度低、耐水性差等，不能用作承重墙及外墙材料，这些都需要技术上的突破。磷石膏制硫酸联产水泥技术存在着磷石膏的深度脱磷、高温分解等问题，存在着生产过程复杂、能耗高、投资大、生产规模小的难题。（3）磷石膏品质不稳定受磷矿来源影响，磷石膏中杂质含量及种类差异较大；与脱硫石膏和天然石膏相比，磷石膏品质较差且处理成本高。（4）下游产品市场难以打开一方面目前还没有磷石膏制品相关产品标准，造成市场认可度低；另一方面用户使用磷石膏为原料的制品时有所顾忌，磷石膏综合利用面临很大的市场压力。三、国家的相关要求《中华人民共和国清洁生产促进法》指出，清洁生产是指不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺技术与设备、改善管理、综合利用等措施，从源头削减污染，提高资源利用效率，减少或者避免在生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放，以此减轻或者消除对人类健康和环境的危害。清洁生产审核的具体做法是通过对企业的具体生产工艺、设备和人员操作进行调查诊断，找出能耗高、物耗高、污染重的原因提出减少有毒有害物料的使用和产生，降低能耗、物耗及废物产生的方案，进而选定技术经济及环境可行的清洁生产方案，从而实现“节能、降耗、减污、增效”，降低生产成本，提高组织的综合效益，提高组织员工素质的目的。所以推行清洁生产审核既是企业实现节能降耗减排的最佳途径，也是企业实施节能降耗减排工作的重要平台。四、处理方案和措施1生产过程中的处理（源头控制）：（1）磷铵节酸新工艺。在磷铵制备磷酸过程中硫酸消耗较大，造成硫酸单耗较高，从而影响公司生产成本。采用新工艺在中间产品料浆中再加入适量的磷矿石，使之发生反应并形成CaSO4·2H2O沉淀，消耗反应料浆过滤分离时产生的4%~5%左右H2SO4残留。这样磷酸中过量的硫酸将被充分利用，有利于提高成品磷铵中P2O5的含量，从而降低硫酸的消耗，大大降低生产成本，达到清洁生产、节能降耗的目的。（2）燃煤锅炉尾气脱硫改造。将锅炉尾气作为磷铵装置喷粉塔的干燥热源，在喷粉塔内与高压雾状氨化料浆充分接触反应，锅炉尾气中微量SO2和氨化料浆中氨反应生成亚硫酸铵，亚硫酸铵与干燥尾气中空气进一步氧化成硫酸铵。干燥尾气经过三级重力沉降室除尘，尾气达标排放。实现锅炉尾气脱硫和锅炉余热利用，达到降低能耗、较少排放的目的。（3）提高磷铵生产效率的改造。通过设备改造、细化管理提高生产效率，降低单耗。经过设备改造，更换了制约产能瓶颈的几台设备；通过细化管理，加强设备维护检修工作，更新了一批常用备件，降低了设备故障率；通过绩效管理提高了人员积极性。2在建筑原料方面的应用（1）水泥缓凝剂水泥缓凝剂是水泥生产过程中的添加物，一般占总物料的质量分数为3%~5%，多数水泥企业沿用传统方式添加天然石膏作为水泥缓凝剂，年消耗量2000万t左右。但磷石膏作为水泥缓凝剂用量为3%~5%，掺量较小，无法从根本上解决磷石膏大宗利用的问题。（2）建筑石膏粉磷石膏可加工生产高纯石膏粉，用于生产各种石膏制品。3在农业生产上的应用（1）制备土壤调理剂磷石膏所含的磷、硫、钙、铁、镁、硅等是物必需的中微量营养元素，能较好地改善盐碱土壤的理化性质，达到增产增收的目的。（2）制备硫酸铵许多研究者对以磷石膏代替天然石膏生产硫酸铵做了大量研究工作，建立了磷石膏制硫酸铵的工业化生产装置。图3磷石膏制备硫酸铵工艺流程（3）制备硫酸钾硫酸钾是一种重要的无氯优质钾肥，也是农作物所需硫的重要来源。4在制备新材料方面的应用（1）硫酸钙晶须硫酸钙晶须又称石膏晶须，具有强度高、韧性好、耐高温及耐腐蚀等特点，是国内外公认的新型绿色环保材料。（2）羟基磷灰石羟基磷灰石（HAP）是组成骨骼及牙齿的主要物质，广泛应用于牙齿与骨组织的修复。我国磷石膏综合利用主要以建材为主，产品附加值低、市场认可度低、销售半径小，而以磷石膏为原料合成硫酸钙晶须、碳酸钙晶须、羟基磷灰石、复合材料的研究，是实现磷石膏循环、有效和高值化利用的有益探索。以磷石膏为原料合成的无机填料或磷石膏自身与聚合物基合成复合材料的研究，造成了不小的影响，因为其优异的性能和性价比使其可以得到广泛应用，取代其他无机相（如碳晶须、碳化硅晶须、氮化硅晶须等高成本填料）聚合物基复合材料，在塑料、橡胶、医用多孔复合材料等行业具有广阔的市场前景。五、前景