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磷石膏是濕法磷酸工業(yè)的副產(chǎn)物,每生產(chǎn)1t磷(以P2O5計算)約產(chǎn)生4.5~5.5t磷石膏。據(jù)統(tǒng)計,2014年我國全年生產(chǎn)磷肥1669.93萬t,同比增長2.59%, 而歷年來磷石膏的堆放量累計超過3億,企業(yè)每年為此花費(fèi)大量的經(jīng)費(fèi)用于建設(shè)渣場及其運(yùn)行管理。磷石膏含未分解磷礦、游離磷酸、氟化物等雜質(zhì),大量堆放會帶來環(huán)境問題,污染土壤、大氣和水體。根據(jù)2011年12月出臺的《大宗固體廢物綜合利用實(shí)施方案》,到2015年,我國磷石膏的綜合利用率也只能從2010年的20%提高至30%。因此,如何對其進(jìn)行合理地處置和處理是固體廢棄物處理面臨的重要問題。
(1)區(qū)域發(fā)展不平衡
不同地區(qū)磷石膏綜合利用情況受地域條件和運(yùn)輸半徑的影響較大。磷石膏的產(chǎn)生、堆存主要集中在云南、貴州、四川、湖北等磷復(fù)肥產(chǎn)區(qū);而受運(yùn)輸半徑影響,磷石膏消耗主要集中在建筑石膏、水泥產(chǎn)量大的地區(qū)。
(2)技術(shù)水平還需提高
目前,磷石膏制備建筑材料缺乏經(jīng)濟(jì)適用的預(yù)處理工藝,依然存在著提純困難、能耗高等缺陷,影響了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定,如石膏制品強(qiáng)度低、耐水性差等,不能用作承重墻及外墻材料,這些都需要技術(shù)上的突破 。磷石膏制硫酸聯(lián)產(chǎn)水泥技術(shù)存在著磷石膏的深度脫磷、高溫分解等問題,存在著生產(chǎn)過程復(fù)雜、能耗高、投資大、生產(chǎn)規(guī)模小的難題。
(3)磷石膏品質(zhì)不穩(wěn)定
受磷礦來源影響,磷石膏中雜質(zhì)含量及種類差異較大;與脫硫石膏和天然石膏相比,磷石膏品質(zhì)較差且處理成本高。
(4)下游產(chǎn)品市場難以打開
一方面目前還沒有磷石膏制品相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),造成市場認(rèn)可度低;另一方面用戶使用磷石膏為原料的制品時有所顧忌,磷石膏綜合利用面臨很大的市場壓力。
1 生產(chǎn)過程中的處理(源頭控制):
(1)磷銨節(jié)酸新工藝。 在磷銨制備磷酸過程中硫酸消耗較大,造成硫酸單耗較高,從而影響公司生產(chǎn)成本。采用新工藝在中間產(chǎn)品料漿中再加入適量的磷礦石,使之發(fā)生反應(yīng)并形成 CaSO4·2H2O沉淀,消耗反應(yīng)料漿過濾分離時產(chǎn)生的4%~5%左右 H2SO4 殘留。這樣磷酸中過量的硫酸將被充分利用, 有利于提高成品磷銨中 P2O5的含量,從而降低硫酸的消耗,大大降低生產(chǎn)成本,達(dá)到清潔生產(chǎn)、節(jié)能降耗的目的。
(2)燃煤鍋爐尾氣脫硫改造。 將鍋爐尾氣作為磷銨裝置噴粉塔的干燥熱源, 在噴粉塔內(nèi)與高壓霧狀氨化料漿充分接觸反應(yīng), 鍋爐尾氣中微量 SO2和氨化料漿中氨反應(yīng)生成亞硫酸銨, 亞硫酸銨與干燥尾氣中空氣進(jìn)一步氧化成硫酸銨。干燥尾氣經(jīng)過三級重力沉降室除塵, 尾氣達(dá)標(biāo)排放。實(shí)現(xiàn)鍋爐尾氣脫硫和鍋爐余熱利用, 達(dá)到降低能耗、 較少排放的目的。
(3)提高磷銨生產(chǎn)效率的改造。 通過設(shè)備改造、細(xì)化管理提高生產(chǎn)效率, 降低單耗。經(jīng)過設(shè)備改造,更換了制約產(chǎn)能瓶頸的幾臺設(shè)備;通過細(xì)化管理, 加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)檢修工作,更新了一批常用備件,降低了設(shè)備故障率;通過績效管理提高了人員積極性。
4 在制備新材料方面的應(yīng)用
(1) 硫酸鈣晶須
硫酸鈣晶須又稱石膏晶須,具有強(qiáng)度高、韌性好、耐高溫及耐腐蝕等特點(diǎn),是國內(nèi)外公認(rèn)的新型綠色環(huán)保材料。
(2)羥基磷灰石
羥基磷灰石(HAP)是組成骨骼及牙齒的主要物質(zhì),廣泛應(yīng)用于牙齒與骨組織的修復(fù)。