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磷石膏是濕法磷酸生產過程中的副產物，每生產1噸磷酸（折純P2O5）一般排放磷石膏4.5~5.0噸。目前我國磷石膏年排放量達7000萬噸以上，累計堆放已達約5億噸，且以每年10%的速率增加。儘管國家採用優惠政策鼓勵磷石膏的綜合利用，但當前利用率仍僅約35%。磷石膏大量堆積不僅占用土地，而且造成區域環境污染，土地資源浪費和治理費用增加。磷石膏含氟、磷、重金屬和有機物等雜質，因而可污染水體和土壤，影響植物的正常生長，危害人體健康。
磷石膏在建材工業用作粉刷石膏、抹灰石膏、天花板、外牆的內部隔熱板、水泥緩凝劑、公路工程材料，以及石膏基導電新型材料、光電轉換和工業防靜電等特殊建材等；在化工行業可聯產水泥和硫酸、生產硫酸銨、硫酸鉀、硫酸鈣、碳酸鈣、提取貴金屬和稀土元素等；在農業上可做土壤改良劑、硫還原菌的硫源、與橡膠籽和鋸末復合堆肥等。磷石膏雖有多種用途，但技術成熟度不高，並未得到規模化工程應用。
中國對磷石膏碳熱還原法制硫酸的研究始於20世紀50年代，80年代末獲得工程化應用。磷石膏完全分解溫度在1300℃以上，還原條件下分解溫度超過1200℃。因此，磷石膏碳熱法制硫酸過程的能耗高，SO2產物濃度低，導致生產效率低，綜合效益差。國內已建成的數條生產線目前幾乎都處於停產狀態。
本項技術研究所用實驗原料，為貴州甕福集團和銅陵化工集團磷肥生產過程產生的磷石膏，主要物相為二水石膏（圖1），少量石英（<6%）。粒度为-100目粒级，化学成分分析结果见表1。
工艺过程简述：
石膏分解 磷石膏粉体与碳酸铵溶液发生复分解反应，生成碳酸钙结晶相，液相转变为硫酸铵溶液。前者可作为轻质碳酸钙粉体产品，或用于水泥工业以替代石灰石原料。
硫铵结晶 所得硫酸铵溶液经蒸发、结晶，得硫酸铵结晶相。
碳铵回收 所得硫酸铵固相与中间化合物氧化铁混合，经中温分解，固相转变为硫酸铁盐；释放出的氨气与二氧化碳反应，生成碳酸铵，返回工段一循环利用。
铁盐制酸 所得硫酸铁盐经高温分解，生成氧化铁，返回上工段循环利用；放出的三氧化硫气体经水吸收，即制成硫酸。在磷化工系统，返回磷矿石分解工段，实现循环利用
过程评价
本项技术具有以下优点：
（1）磷石膏资源利用率高，可有效实现N、S 元素循环利用，从而使磷肥工业实现硫酸自给和清洁生产，降低综合生产成本；
（2）环境相容性好，工艺技术具有一次性资源消耗量少、温室气体排放量低等优势，加工过程绿色高效，无三废排放，满足全流程清洁生产要求（表3）；
（3）工艺流程相对简单，集成度高，且加工条件相对温和，全流程易于实现自动控制。
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