创新煅烧工艺：磷石膏综合利用的“必选项”

中国粉体网讯  作为磷化工工业固废的磷石膏是一块“烫手山芋”。

磷石膏是湿法磷酸工艺中产生的酸性固体废弃物。每生产1tP₂O₅约产生4~6t磷石膏。据统计，全球磷石膏产排量以2.8亿t/a速度增加，累计堆存量已超过60亿吨，我国累计堆存量达8.7亿吨，每年新增8000万吨。

磷石膏的大量堆存带来了水体、土地和大气等环境污染问题。大量固体废物综合利用和无害化处置是一道世界级难题，成为限制磷化工企业发展的瓶颈。

目前，磷石膏主要用于水泥、建筑和农业等行业，其中以建材行业为主。在建筑行业，磷石膏中的二水硫酸钙在不同的温度和压力条件下可转化为α-CaSO₄·1/2H2O、β-CaSO₄·1/2H₂O和CaSO₄Ⅱ。α-半水石膏与β-半水石膏相比具有更好的力学性能，但因其制备工艺复杂、生产成本高致使大规模产业化生产困难。因此，煅烧制备β-半水石膏工艺更加简单经济，是实现磷石膏规模化应用的重要途径。目前市场上90%以上的磷石膏基建材粉体材料均以β-半水石膏为主。

创新煅烧工艺，加快实现无害化处理与资源化利用步伐。

磷石膏煅烧制备建材粉体材料生产过程通常分为两步，首先是石膏净化除杂，脱除影响石膏粉体胶凝性能的杂质，然后进行煅烧粉磨。

目前，国内磷石膏煅烧工艺为炒锅煅烧工艺、回转窑煅烧工艺、沸腾炉煅烧工艺、彼得磨煅烧工艺、FC-沸腾煅烧工艺、一步法锤式粉碎煅烧工艺等。

不同煅烧工艺的优缺点

针对现有磷石膏煅烧工艺技术存在的问题和局限性，业内进一步发展了流化床煅烧工艺。流化床煅烧工艺利用脱除附着水的磷石膏在流化床内呈流态化状态下进一步脱除结晶水。具有煅烧均匀性，通过增大流化床容量，可实现石膏低温、长时间煅烧，且流化床的结构简单，并实现了石膏粉分区控温煅烧。

2022年，过程工程所与云南云天化环保科技有限公司合作研发的磷石膏综合利用示范项目（一期）顺利建成并成功产出II型无水石膏和β-半水石膏产品。

45万吨/年磷石膏流态化煅烧装置

过程工程所朱庆山团队以多年流态化理论和工程应用研究为基础，在磷石膏煅烧反应调控机制、反应的传热传质过程强化、设备大型化和多功能化等方面研究取得重要进展，形成磷石膏多功能柔性流态化煅烧集成新工艺。该工艺使气体与磷石膏直接接触，让物料预热、煅烧和冷却过程始终处于悬浮或流化状态，传热传质效率高，物料受热均匀；产品均一性、稳定性较高；充分回收利用工艺过程余热，降低能耗。此外，该工艺突破了常规炒锅工艺只能生产β-半水石膏的限制，可实现灵活调控，单套装置即可生产β-半水石膏和II型无水石膏两种产品，其中，II型无水石膏为磷石膏转化利用的新产品，可应用于自流平和填料领域。

流化床煅烧磷石膏创新点

此外，张磊等提出了磷石膏煤循环流化床煅烧分解制硫酸联产钙基材料工艺，以扩大磷石膏综合利用范围。

磷石膏循环流化床低温煅烧分解制硫酸联产钙基材料工艺

众多研究表明，流化床煅烧工艺可以实现磷石膏低能耗，低成本，大规模化，高值化综合利用，或将成为未来磷石膏制备建材石膏粉体的主流技术手段。

小结

磷石膏综合利用并进一步“变废为宝”是磷化工高质量发展的一道“必答题”。工信部节能与综合利用司司长黄利斌曾表示：破解磷石膏综合利用是个多维、立体、系统的工程，需要技术的突破和政策的创新。而突破煅烧工艺，正是磷石膏综合利用，加速产消平衡的“必选项”。

参考资料：

李恒等.磷石膏煅烧工艺进展分析

张磊等.磷石膏循环流化床煅烧分解工艺可行性分析

刘德智等.磷石膏制备Ⅱ型无水石膏工艺研究

过程工程所流态化煅烧新工艺实现磷石膏资源化利用

（中国粉体网编辑整理/黑金）

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