改革開放以來我國化學(xué)工業(yè)長期迅猛發(fā)展，產(chǎn)生的磷石膏等大量廢硫酸鹽對環(huán)境造成危害已成為日益嚴(yán)重的問題，如何有效地綜合利用這些廢硫酸鹽已迫在眉睫。本文從磷石膏擴展到其他廢硫酸鹽的綜合利用，分析了目前國內(nèi)外磷石膏和廢硫酸鹽綜合利用進(jìn)展及存在的問題，提出了創(chuàng)造性的解決方案，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的廢硫酸鹽制硫酸的關(guān)鍵技術(shù)和裝備。該類技術(shù)為工業(yè)副產(chǎn)硫酸鹽資源化利用開辟新途徑，進(jìn)一步放大推廣后可實現(xiàn)廢硫酸鹽的規(guī)模化消納，具有良好的社會效益和環(huán)境效益。

1.前言

磷石膏是硫酸法生產(chǎn)濕法磷酸的副產(chǎn)物，目前世界磷石膏堆存量約為9.5億噸，利用率約為4.5%，而我國當(dāng)前磷石膏累計堆存量已超過5.0億噸，且仍以每年7000萬噸的排放量遞增，年綜合利用率僅占年排放量的35%。放置這些廢渣不僅大量占用土地，且易造成環(huán)境污染，特別是臨近江、河、湖、海等環(huán)境敏感地區(qū)的企業(yè)，環(huán)保壓力更大。隨著國家對生態(tài)文明建設(shè)的加強和環(huán)保督察的常態(tài)化，對磷石膏的處理利用將逐步推行以用定產(chǎn)的政策，能否敏銳意識到環(huán)保形勢的變化并在磷石膏處理利用上作出及時和有效響應(yīng)，將決定很多磷化工企業(yè)未來走向甚至是生死狀態(tài)。因此進(jìn)行磷石膏綜合利用不僅符合國情民意，是國家的重大戰(zhàn)略需求，也是磷化工企業(yè)生存的必然選擇。

目前磷石膏主要是用做水泥緩凝劑、紙面石膏板等低價值的建材產(chǎn)品。由于受磷石膏雜質(zhì)高、煅燒能量高的影響，磷石膏生產(chǎn)的石膏板、磚、砌塊產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，且強度低，耐水性差，加之建材產(chǎn)品運距和電廠脫硫石膏（年產(chǎn)量比磷石膏稍少，其雜質(zhì)遠(yuǎn)低于磷石膏）的影響，磷石膏建材產(chǎn)品還在進(jìn)一步萎縮；而化學(xué)法利用磷石膏（如傳統(tǒng)焦炭還原磷石膏制酸聯(lián)產(chǎn)水泥）雖在技術(shù)上可行，但經(jīng)濟上過不了關(guān)，還沒有成為磷石膏資源化技術(shù)應(yīng)用的主流。因此進(jìn)行磷石膏處理和資源化利用必須選擇處理量大、產(chǎn)品附加值高的產(chǎn)品技術(shù)路線。其中磷石膏制酸技術(shù)既能解決我國硫資源匱乏的現(xiàn)狀，實現(xiàn)磷化工體系內(nèi)部硫資源循環(huán)，同時鈣高值化利用又可降低磷石膏制酸過程的生產(chǎn)成本，為磷石膏固廢資源化利用最佳的循環(huán)經(jīng)濟路線。

同時，由于硫酸鈣結(jié)晶分離是過程工業(yè)中涉及到鈣元素脫除的最有效辦法之一，因此除了磷石膏之外，還有大量也急需得到有效處理與利用的副產(chǎn)硫酸鈣鹽，包括脫硫石膏、鈦石膏、檸檬酸石膏、氟石膏等等。從我國的硫資源代謝情況來看，也還有大量的硫酸用于礦物濕法冶金而產(chǎn)生了硫酸亞鐵、硫酸鉛等各種副產(chǎn)硫酸鹽，同樣沒有得到有效的利用。因此將磷石膏制酸技術(shù)遷移至其他工業(yè)副產(chǎn)硫酸鹽的利用具有重要現(xiàn)實意義。

2.磷石膏制酸技術(shù)進(jìn)展

當(dāng)前具有中試規(guī)模以上的磷石膏制酸技術(shù)僅有焦炭分解磷石膏制酸技術(shù)和硫磺分解磷石膏制酸技術(shù)。其中焦炭分解磷石膏制酸技術(shù)以魯北化工為典型代表，經(jīng)歷幾代技術(shù)升級，已能達(dá)到30萬噸以上規(guī)模的單套產(chǎn)能。

磷石膏制酸過程分三步進(jìn)行，首先磷石膏經(jīng)節(jié)能化煅燒后獲得b半水石膏，第二步半水石膏分解脫出SO2氣體，第三步SO2氣體通過接觸法制硫酸。其中半水石膏分解脫硫為關(guān)鍵步驟，其過程為經(jīng)預(yù)熱后半水石膏與氣化后的硫磺進(jìn)行一段氣固反應(yīng)（還原過程S2+CaSO4=CaS+2SO2），反應(yīng)后冷凝的液硫返回熔硫槽，而較高溫度的固相與部分半水石膏混合配料經(jīng)粉磨后進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行二段固固反應(yīng)（氧化過程CaS+3CaSO4=4CaO+4SO2），生成的固相產(chǎn)物即為氧化鈣殘渣，可作為飼料級磷酸氫鈣的主要原料，可進(jìn)一步加工成硫鋁酸鹽特種水泥或提純?yōu)楦吆康难趸}或碳酸鈣晶須產(chǎn)品，也可作為電廠煙氣脫硫、電石，冶煉等產(chǎn)品的主要原料，反應(yīng)中得到的SO2氣經(jīng)降溫、凈化、干燥和補氧，作為硫酸生產(chǎn)的主要原料，制成的硫酸可返回磷化工循環(huán)利用。

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