文 献 综 述

1．1课题的研究背景

目前工业副产石膏由于堆存占地，污染环境，造成了大量的土地资源被占用。其中磷石膏含有磷酸和氢氟酸和大量的重金属元素和放射性元素，对水系和土壤造成严重的污染。因此如何综合利用工业废弃物，保护环境，一直是我国以及国际上需待解决的问题。利用工业副产磷石膏生产硫酸和水泥，解决了工厂大量堆积的问题，同时也减少了环境的污染。迎合我国建设资源节约型，环境友好型社会的趋势。充分利用磷石膏里的成分，变废为宝，以一种原料可以生产两种产品，减少了矿山开采和生产过程中的环境污染。

世界每年的磷石膏排放量为28亿吨，中国每年的磷石膏排放量5000万吨,居国内工业副产石膏产量之首。并且正以每年15%的速率增长,而总利用率仅为2%～3%。由于磷石膏的危害，给磷肥企业造成了巨大的经济损失和压力，严重制约了整个磷肥工业的发展。因此国家工业信息化部，发展和改革委员会将磷石膏的综合再利用列入了”十二五”专项规划中，进行磷石膏的资源化利用具有重要的意义。

1915年德国最早研发成功石膏制硫酸和水泥的技术工艺。德国人Muller以碳作为还原剂，其中掺入AL₂O₃,Fe₂O₃为了降低分解温度，分解出来的CaO和其他氧化物反应形成水泥熟料，SO₂用于制硫酸。但这种方法存在制硫酸的窑气SO₂的浓度低，投资高，回转窑的利用率低，容积产量低，热耗高，副反应多，操作难度大等诸多缺点。之后美国人Wheelock便探讨了石膏的还原分解新途径，能在较低的温度下在流态化下将CaSO₄分解成CaS和SO₂，分解的SO₂浓度高，热耗低，投资少，使用前景好，但未能投入工业生产。国内的情况是国家的”八五”重大科技项目”循环流化床分解磷石膏制硫酸联产水泥”。近几年南京工业大学，贵州大学等单位都进行了磷石膏的分解利用研究，也申请了多项发明专利和成果。创造了显著的社会效益和经济效益。

奥地利的Linz化学公司是最早应用磷石膏的企业。该公司于1969年建成了第一家利用磷石膏制作生成硫酸并联产水泥的工厂。当时采用的工艺是将改性后的磷石膏烘干脱水形成半水石膏或者无水石膏。与焦炭和粘土混合粉磨后加入回转窑焙烧。生成的水泥孰料再混合制成水泥。SO₂在催化剂的氧化下制得SO₃，再用质量分数为98%的硫酸二次吸收SO₃制得硫酸。

德国的Lurgi公司在1986年成功开发了循环流化床节能性磷石膏热分解发制硫酸联产水泥技术，其磷石膏的分解率达到99%，总热能损耗减少30%，总能耗降低7950kg/kg。循环流化床中烟气SO₂的体积分数达到15%。

我国的磷石膏制硫酸联产水泥始于20世纪50年代。到目前仅有山东鲁北化工股份有限公司的装置在运行。这说明我国的磷石膏联产水泥技术工艺上仍存在较多的实际问题，同时其经济成本要求其工艺还需要进一步的优化。

综合利用磷石膏一个重要途径是制硫酸联产水泥。石膏脱水后成半水石膏与焦炭黏土等辅料按比例混合，粉磨均匀成生料，生料经过预热后经过回转窑中，高温下发生如下反应：

2CaSO₄ C→CaO 2SO₂↑ CO₂↑