磷石膏是湿法磷酸生产过程中产生的固体废弃物,主要成分为CaSO4·2H2O,还含有氟化钙、酸不溶物、铁铝化合物、有机质等多种危害人体健康及生物生长的有害杂质。磷石膏的处理方法主要为堆放于空地或排入大海,全世界磷石膏的堆存量已达到10亿吨之多,利用率却不到15%,对陆地环境及海洋均造成了较大的污染,严重影响了人类生存的环境。目前,磷石膏的资源化已成为全球最热门的研究之一,也是许多专家较为棘手的问题之一。目前磷石膏的资源化研究的主要方向之一是利用磷石膏制酸联产水泥,其关键的主要核心问题是对磷石膏的高温分解特性及其影响因素的了解。本课题利用电子显微镜、XRD和差热分析等方法,以及在微波炉、静态炉等不同加热方法下,着重研究磷石膏的高温分解特性,了解不同的因数对磷石膏的分解性能的影响,为磷石膏制酸并联产水泥工艺的实施提供理论依据。除此而外,本课题还利用磷石膏配制了不同成分的水泥生料,初步探讨了在实验高温炉、静态炉及微波炉中磷石膏烧制水泥熟料的特性。磷石膏的高温分解特性的研究表明：磷石膏分解温度较高,900℃时,磷石膏中的CaSO4开始分解,温度在1100-1200℃之间时,磷石膏的分解速率为最大,当温度达1300℃以上时,磷石膏才能完全分解。磷石膏的分解温度往往高于其自身的最低共熔点温度,这是影响磷石膏分解效率的最大因素之一。研究还表明,还原气氛能提高磷石膏的分解效率,加入含碳物质能使磷石膏分解时间缩短且分解较完全。当煤掺量在20-25%之间时,磷石膏的分解效率最大。在影响磷石膏分解的因素中,分解温度对其分解性能影响最大,其次为反应时间和煤掺量。加热方式对磷石膏分解研究显示,微波炉加热样品时间短,分解效率高。而静态还原炉可使磷石膏分解率达到最大,且分解温度高。研究中皆选用掺煤的方法为磷石膏分解提供还原气氛,利用磷石膏作为主要原料烧制水泥熟料的实验表明,利用磷石膏配制生料能一次性生成水泥熟料,反应气氛和生料组分是磷石膏制水泥的关键因素,加入适量的C能提高磷石膏的分解效率,促进熟料矿物的生成,不同的生料组分对磷石膏的分解及熟料的生成有较大的影响。利用静态还原炉煅烧物料,能使生料在较短时间内煅烧为水泥熟料,且煅烧效果良好,f-CaO和S03含量均较低,且物料煅烧良好,基本无粘结,颗粒分明,颜色接近石灰石烧制的水泥熟料。通过对熟料进行XRD研究显示,马弗炉煅烧生料温度低于1300℃时,物料中的还存在大量的CaSO4,此时熟料矿物基本没有形成。静态还原炉内煅烧磷石膏生料时,煅烧物料中已含有大量熟料矿物的过渡相,XRD图谱也显示有熟料矿物的存在。由于磷石膏中含有大量的Si02和少量杂质,分解过程中反应复杂,而且使物料的熔点降低,使熟料矿物较难生成,而且磷石膏的主要成分为CaSO4,在烧制熟料过程中形成了部分硫酸盐粘结现象,影响了熟料质量及煅烧炉的正常煅烧。研究表明,煅烧物料时温度和气氛控制尤为重要,气氛和温度控制适当将能避免物料的粘结和结圈现象出现。