流态化煅烧新工艺实现磷石膏资源化利用

日前，中国科学院过程工程研究所（以下简称过程工程所）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。该示范项目预计消纳磷石膏45万吨/年，是目前国内单套产能最大的磷石膏煅烧装置，也是首套采用磷石膏生产两种产品的工业装置。

磷石膏是磷肥生产过程的固体废弃物，其大量堆存带来的环境风险和资源浪费是制约磷化工、磷复肥行业可持续健康发展的重大问题。目前，常用的处理方法为将磷石膏煅烧脱水后转化为半水石膏建材产品，但产品质量不稳定，且一套装置只能生产一种产品。

瞄准磷石膏资源化处理中一系列瓶颈问题，过程工程所研究员朱庆山带领团队开展了技术攻关。在项目时间紧、任务重的现实情况下，研究团队克服困难，基于多年积累的流态化理论和工程应用研究，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。

研究人员介绍，该工艺中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。

据了解，一直以来，团队致力于在科学上不断丰富、发展流态化理论研究，同时面向国家重大需求，在工业生产的实际困难中凝练科学问题，让固废转化或循环利用的新方法、新思路走出实验室、走向工程应用。

45万吨/年磷石膏流态化煅烧装置（研究团队供图）

该工艺已应用于云天化磷石膏综合利用示范项目（一期），云天化总经理张晖介绍：“（新工艺）比国内的常规炒锅工艺，能耗有所下降，目前按照可研的数据来看可以节约能耗5%。”该项目扩大了磷石膏综合利用产品的种类和应用范围，有效推动了磷石膏资源化利用的低能耗、低成本、规模化及产业化，为我国磷石膏的绿色低碳综合利用提供了关键技术支撑和工业示范。