一体化催化分解磷石膏制硫酸联产建材综合利用一、前言磷石膏是我国磷肥产业主要的固体废弃物，其排放很大程度造成了环境的污染和破坏，产生了系列环保问题，已成为该行业面临的重大问题。磷石膏的主要成分是二水

一体化催化分解磷石膏制硫酸联产建材综合利用

一、前言

磷石膏是我国磷肥产业主要的固体废弃物，其排放很大程度造成了环境的污染和破坏，产生了系列环保问题，已成为该行业面临的重大问题。

磷石膏的主要成分是二水石膏（CaSO4·2H2O）和半水石膏（CaSO4·0.5H2O），据不完全统计，我国磷石膏年排放总量超过5500万吨（干基计），累计堆存量逾2.5亿吨，且随着我国高浓度磷肥的发展，磷石膏的排放量将会越来越大。

《中国磷化工十一五发展指南》中早已明确提出，要加强自主创新及技术进步，促进磷化工业可持续发展；

《磷化工“十二五”发展规划思路》也指出，“十二五”期间，我国无机磷化工产量年均增长率将保持在10%左右，行业“三废”治理率和综合利用率分别实现到95%和80%以上的目标。

在《工业副产石膏综合利用指导意见》中，工业和信息化部提出到2015年底，磷石膏综合利用率由目前的20%提高到40%。

特别是党的十八大以来，随着“生态文明和美丽中国”建设被置于前所未有的地位和高度，对磷石膏的有效处理更是刻不容缓。因此，在行业前景和国家政策双重驱使下，亟需寻找解决磷石膏堆放问题的思路和对策，实现磷化工产业的持续、稳定、健康发展。

目前磷石膏主要采用堆放处理方式，不仅占用了大量土地，更浪费了宝贵的硫资源。国内外不少研究者在磷石膏的综合利用方面做了研究，其中利用磷石膏分解制硫酸被认为是最具前景的处理方法，具有S资源循环再利用效果。

而对于该方法而言，还原剂和催化剂的选择是关键。焦炭是最早被开发并实现工业化的还原剂，其原理主要是C与CaSO4的氧化还原反应，由于焦炭的反应活性较低，与磷石膏的接触面小，使得磷石膏的分解温度高（≥1350℃）、反应能耗大。

不少研究者提出采用还原性气氛还原磷石膏制硫酸，该工艺虽在一定程度上可降低反应温度，但气体作为还原剂仍存在设备要求高、生产工艺复杂等缺陷。

也有研究者提出在原有的焦炭及还原气氛还原磷石膏的工艺上添加Fe2O3、CaCl2、SiO2等作为催化剂，可有效的降低磷石膏分解制硫酸过程的能耗，但Fe等杂质的引入会使得窑炉结皮堵塞进而导致生产停滞。

四川大学率先提出利用硫磺还原磷石膏工艺，该工艺可有效降低SO2开始生成的温度，但该方法使用硫磺做为还原剂，既提高了生产成本也不符合我国硫资源紧缺的大形势。

此外，关于磷石膏富含的Ca资源的综合利用研究，目前主要是采用制硫酸联产水泥工艺，但该工艺存在3方面缺陷：①对磷石膏品质要求高；②生产过程中需掺配矫正材料，在窑炉中引入大量杂质元素，容易使窑炉结皮堵塞进而导致生产停滞；③目前我国水泥行业为产能严重过剩行业，利用尾渣联产水泥缺乏行业前景，经济和社会效益较低。

因此，目前磷石膏的有效处理主要存在两大瓶颈：其一，针对磷石膏S资源，研发出新型的催化还原体系，提高反应效率、降低能耗；其二，针对磷石膏Ca资源，开发出新的应用领域和制备技术，提高其综合利用效率。

二、技术简介

本技术是把还原与催化的催化剂一体化，其特点是：

1、在分解磷石膏制备硫酸的同时联产轻质保温建材和多孔陶粒。

2、降低了反应温度，实现了低能耗和低成本。

3、还原催化一体化催化剂易得且价廉。

4、本技术具体指标如下：

表1对比了本项目与现有的焦炭以及硫磺还原磷石膏制硫酸联产水泥的技术工艺的比较。

可以看出，传统的焦炭还原磷石膏制硫酸联产水泥工艺，其分解温度为1350℃，生产1吨硫酸所需成本为700-800元，反应能耗为3000-3500 kJ/kg，均为最高；硫磺还原磷石膏制硫酸工艺，其分解温度、生产成本、反应能耗均有一定程度降低，分别为1100℃、400-500元、2800-3100 kJ/kg，但其使用硫磺做为还原剂，既具有较高的生产成本也不符合我国硫资源紧缺的大形势；而本项目工艺相比于上述两种工艺，其钙质保温砌块及多孔陶粒产量、分解温度、反应能耗、硫酸产量以及生产成本均有较大幅度优化，且同时处理了磷化工业和其它大量的废弃物，因而具有好的市场竞争力。

5、轻质保温建材指标如下：

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