1.目的及意义

磷矿是不可再生的战略性资源，我国磷资源丰富，但其中约80%为中低品位极难选胶磷矿。目前，磷资源的开发主要是湿法和热法生产磷酸、磷肥及精细磷酸盐。国内外磷酸生产主要以湿法的二水法工艺为主，占磷酸总产能80％左右。但是，传统湿法磷酸工艺年排放磷石膏废渣约7500万吨，累积堆存4亿吨，占用大量土地，造成严重的资源浪费和环境污染。

磷石膏晶体微观形貌呈现片状，原状磷石膏原状磷石膏呈灰黑色，高温煅烧后磷石膏呈现灰白色，有刺鼻的磷肥味，和大小不均匀的结块，当水洗时有黑色油状漂浮物，磷矿石中不溶于硫酸的杂质都随着与液相磷酸的分离残留在磷石膏中，主要的杂质有二氧化硅、残留磷矿石、不溶磷、可溶磷、以及溶解度较低的氟化物和硫酸盐等。磷石膏中还含有极其微量的重金属元素，如砷、铜、锌、铁、锰、铅、镉、汞，部分地区磷石膏还会含有微量放射性元素。这些杂质的存在使得磷石膏在建筑材料以及化工方面的应用受到了限制。因此，大部分磷化工企业对磷石膏进行堆存处理。磷石膏堆放占用大量土地，其所含的可溶性磷和可溶性氟等成分，极易溶于水中，在自然环境中会溶解在雨水中并随之浸出，从而对土地和地下水资源造成污染，甚至造成更多的环境问题。国内外学者对磷石膏的综合利用目前已展开大量的研究，但因其组分复杂且波动大，地域限制，磷石膏品质限制，技术水平不完善，销售前景不景气等多种原因，磷石膏的综合利用率依然处于较低水平。

因此，亟待开发磷矿源头减排及磷资源的清洁利用技术。中低品位磷矿中，磷含量一般在15%-25%，但其中钙含量在35%-45%。如何对钙资源进行高效利用，避免产生磷石膏是目前磷化工产业源头减排的一条重要技术路线。马保国等人提出了一种磷石膏胶凝材料的制备方法，采用二水磷石膏、粉煤灰与碱性材料组分共同粉磨的方法进行预处理，预处理二水磷石膏胶凝材料的性能显著改善，同时大量采用工业固体废弃物，降低生产成本又取得环保效益，对实现磷石膏资源利用、健康的可持续发展和建材行业的节能、减排有着重要意义；高璐阳等人提出了磷石膏大宗利用清洁生产技术，以磷石膏为原料，通过集成创新磷石膏深度脱磷净化、磷石膏制硫酸联产水泥及硅钙钾镁肥等技术，实现水泥和硅钙钾镁肥切换式生产；石学勇等人提出中低品位磷矿生产磷酸联产石膏晶须技术，研究了活性添加剂对磷矿萃取速度和磷矿分解率的影响；武善东提出了一种完全综合利用磷矿中磷、钙、氟等各种元素的新理念和新方法，并可获得高纯硫酸钙晶须、高纯微球纳米碳酸钙、三元硫基复合肥等产品，改变了原用硫酸分解磷矿的传统方法。

本课题提出了一种中低品位磷矿双酸阶梯解耦清洁生产的新技术，对磷矿中的伴生钙资源进行高效利用，制备出高附加值钙基材料，有望从源头解决磷石膏问题，在资源环境方面均有重大意义。

2. 研究的基本内容与方案

2．研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

2.1 基本内容

材料制备：a、在不同条件下，采用盐酸对中低品位磷矿进行溶解、过滤，除去不溶物，获得含钙离子、磷酸及其它可溶性离子的滤液（以下简称钙磷滤液）；b、向钙磷滤液中滴加硫酸，获得硫酸钙沉淀，改变不同条件，获得具有优良过滤性能的高纯度钙基材料，研究不同杂质离子对硫酸钙沉淀晶型晶貌、沉淀速率的影响。

材料表征：a、采用磷钼酸喹啉重量法测定滤液中磷含量，采用EDTA滴定法测定滤液中钙元素含量，依据磷及钙元素含量选择最优工艺参数；采用X射线荧光光谱测试技术对溶液中其余杂质离子进行定量测试；b、采用XRD测试技术对所获沉淀进行物相判断，采用SEM测试技术对其晶型晶貌进行表征，讨论不同因素对硫酸钙沉淀及磷酸过滤的影响。

2.2 研究目标