中国粉体网讯 磷石膏是工业生产磷酸的副产物，关于它工业上最关注一个问题，除杂。
1、磷石膏中主要杂质赋存形式及危害
磷石膏主要成分是硫酸钙（CaSO4·2H2O），除此之外，还包括Si02、磷类杂质（H3PO4、Ca3（PO4）2、FePO4·2H20、HPO42-、CaHPO4·2H2O、H2PO4-、Ca（HPO4）2·H20、可溶性氣盐（NaF、Na2SiF6、Na3AIF6、Na3FeF6和CaF2）、有机质、重金属等多种杂质。因为有机杂质的存在，磷石膏大多呈现灰黑色或褐色，密度为2.0~2.3g/cm3。
磷石膏中主要杂质种类、存在形式及危害
2、磷石膏净化技术
2.1物理净化技术
（1）水洗净化
水洗净化是将磷石膏和水配制成浆液，置于再浆槽中搅拌进行固液分离得到净化的石膏。该方法能有效降低磷石膏的酸性和可溶磷、氟的含量，是脱除磷石膏可溶性杂质有效的方法之一。水洗法必须通过多次洗涤才能有效脱除可溶性杂质，会产生大量的酸性废水，大大增加后续处理的成本，且对共晶磷、难溶性杂质脱除具有一定局限性。
（2）物理浮选
物理浮选则是将磷石膏和水按照一定的液固比混合之后送入到浮选设备中，料浆不断地被搅拌、混合，静置后除去液体表面的悬浮杂质。浮选法可有效除去石膏中的有机质和部分可溶性杂质，但可溶性杂质去除效果差于直接水洗净化法，且在浮选过程中易对设备造成腐蚀，故对浮选设备的材质具有较高的要求。
（3）筛分
筛分法是根据不同粒径磷石膏中杂质分布严重失衡实现净化磷石膏的一种方法。实践证明，采用研磨、超声等物理手段将石膏破碎成更小的颗粒，释放出更多杂质，再进行筛分处理，以达到净化的目的。
（4）磁选
磁选净化是首先对磷石膏进行磁化处理，对其中一些杂质赋磁，在外磁场的作用下，根据杂质在磁场中受到的磁力不同达到拦截、吸附、富集，实现杂质脱除的目的。目前，该方法在实验室中能实现较好的脱除率，但如何进行大规模的磷石膏净化且保持高脱除率，成为在工程上应用该技术的最大挑战。
（5）旋风分离
将磷石膏沿圆筒壁泵入旋流器中，在筒壁的限制下进行圆周运动，由于离心力的不同，细颗粒保持悬浮状态并从上溢流口流出；粗颗粒发生沉降从下溢流口流出。在分离过程中可通过调节进料速率和下溢流口直径等参数来提高杂质去除效率。旋风分离对磷石膏的净化程度有限，在实际工程应用中，需辅助其他净化方法实现高效除杂。
2.2化学净化技术
（1）碱净化
石灰乳净化法是碱净化处理中最常用的方法。向磷石膏中加入石灰乳进行处理，将大部分的可溶性磷、氟转化成磷酸钙、氟化钙等惰性物质，降低杂质对磷石膏性能的影响。石灰乳净化工艺处理流程简易、成本低廉，但净化程度有限，无法沉淀共晶磷等杂质。
（2）酸净化
与将杂质转变成惰性物质的碱净化相反，酸净化则主要是将杂质转变成可溶物质，经过洗涤分离净化磷石膏。H2S04、HCI、C6H8O7、C4H605，等是较为常用的酸净化处理剂。其中，H2S04因不引入其他杂质且除杂效果优异被认为是最佳的净化酸。其中，低浓度（小于30%）H2S04与石膏中金属、磷、氟杂质反应生成可溶性物质，但无法浸取共晶磷等杂质，导致净化程度受限；高浓度（大于30%）H2S04对磷石膏进行处理，释放出共品磷等品格杂质，对石膏进行深度净化。
（3）热处理净化技术
热处理净化是将磷石膏在高温下进行煅烧，分解其中的有机质，并将可溶磷、共晶磷转变成焦磷酸盐的一种净化技术。
煅烧过程中，较低温度（低于200℃）下可溶磷、氟含量有所增加，后保持平缓；高温（350~800℃）时磷会分解成气体或转化成焦磷酸盐，氟转变成SiF4或CaF2；共晶磷在800℃完全析出。目前闪烧法是比较先进的技术，将磷石膏在400~600℃下直接与火焰进行接触，除去有害杂质，净化得到的β型半水石膏可达到GB9776—88《建筑石膏》中优等品的水平。闪烧法工艺简单、避免二次污染，回收治理粉尘及有机磷、硫等物质，在宁夏已建设200kt/a磷石膏废渣生产磷石膏建材制品的生产线，实现了工业化应用。
（4）生物净化处理技术
生物净化是将微生物（硫酸盐还原菌、嗜酸菌等）加入磷石膏中，微生物在磷石膏中发生复杂的生物化学反应，达到脱除磷、氟等杂质的目的。生物净化磷石膏是一种较为环保的技术，虽然可以很好地避免物理净化、化学净化方法可能产生的二次污染等问题，但如何降低净化成本是该技术发展应用需要解决的主要问题。相较于使用传统的黏结剂进行净化，MICP和EICP混合处理的嗜酸菌的净化成本高出30%以上，且对P、F杂质净化程度相对有限。
3、磷石膏应用
磷“矿化”一体减排增汇模式
磷石膏应用研究
磷石膏通常用作土壤改良剂，其中含有的酸性物质可以提高土壤pH，解决土壤盐碱化问题，此外磷石膏中的Ca、P、S和Na等物质，满足植物生长所需的营养物质，可以改善土壤结构、增加土壤肥力、提高作物产量。除去杂质后的磷石膏可用于石膏建材、路基材料、制硫酸联产水泥等多个领域。磷石膏经除杂净化处理后，在通过转晶可制备β-半水石膏、无水Ⅱ型石膏和α-半水石膏建材粉体材料。磷石膏经预处理后去除其中的可溶性P2O5，净化后的磷石膏可用于制备硫酸联产水泥。磷石膏中的主要成分硫酸钙可制成碳酸钙和硫酸钙晶须，晶须的高强度、高韧性等优点，可广泛用于涂料、橡胶等领域。
参考来源：
左伟：磷石膏净化处理技术研究进展，四川大学
曾彦琦：磷石膏浮选净化工艺研究进展，武汉理工大学
张瞿天:磷石膏无害化与资源化研究现状，武汉工程大学
赵露露:利用磷石膏矿化CO2制备高纯球霰石型碳酸钙的研究，武汉工程大学
刘冬梅：磷石膏矿化固定CO2制备碳酸钙微粉，防灾减灾湖北省重点实验室
陈鹏：磷化工产业降碳增汇的探索与展望，云南磷化集团有限公司
(中国粉体网编辑整理/昧光)
注：图片非商业用途，存在侵权告知删除！
