科创中国

行业领域

新材料技术,新能源及节能技术,生态环境建设与保护技术

需求背景

磷石膏是湿法磷酸工艺过程中产生的一种工业副产物,由于其杂质组成复杂导致综合利用率低,被大量堆存,占用土地的同时对土壤和水体构成潜在威胁。磷石膏制备高强石膏是实现磷石膏资源化利用的有效途径,本文系统研究了磷石膏杂质的赋存形态与分布规律,并通过解析磷矿确定杂质组分的来源。为制备高强石膏,开发了酸解萃取耦合工艺实现磷石膏脱杂净化,并以净化石膏为原料,采用水热法制备得到高强石膏。磷石膏以二水硫酸钙为主,含有磷、硅、氟等杂质。本文通过镶嵌、抛光处理后经过电子背散射分析(EBSD)和XPS分析,深入确定了其杂质的主要物相为:硫酸钡、硫化铁、二氧化硅、氟硅酸钠、氟硅酸钾、氟磷酸钙、氟化钙、三氧化二铝等。这些杂质主要来自磷矿中的黄铁矿,石英,白云石,重晶石等与磷灰石共生的矿物。

需解决的主要技术难题

研究磷石膏污染物赋存状态、迁移规律基础上，开发出全套绿色无害化处置方法和通用固化剂，使处置后磷石膏的水溶性磷、氟、氨氮和pH值四项指标达到第Ⅰ类一般工业固废要求，并实现推广应用。

期望实现的主要技术目标

考核指标须达到：

（1）形成全套磷石膏绿色无害化处置方法——该方法既包括磷石膏的无害化处置方法，也包括无害化过程中涉及的含磷循环水的资源化、无害化处置方法；

（2）开发出一种通用固化剂——该固化剂适应性强、成本低，可用于处置不同地区、不同企业、不同磷酸制备工艺的磷石膏，处置1吨磷石膏的处置剂成本≤16元；

（3）采用所开发处置方法和固化剂无害化处置的磷石膏符合《GB 18599-2020 一般工业固体废物贮存和填满污染控制标准》第Ⅰ类一般工业固废指标要求。具体地，处置后的磷石膏其浸出液可溶P≤*** mg/L、F^-≤10mg/L、NH₃-N≤15 mg/L、pH值6～9。

（4）利用无害化磷石膏，开发磷石膏轻质骨料及高强石膏粉，达到磷石膏年综合利用量100万吨。

需求解析

解析单位：“科创中国”华中科技大学智能制造专业科技服务团（华中科技大学） 解析时间：2023-08-24

王正伦

华中科技大学科协

主任

综合评价

该技术需求背景介绍和需要解决的主要技术难题分析比较清晰，研发内容和期望实现的技术目标明确。但研发有一定难度，建议请相关领域专家协同攻关。

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