磷石膏为湿法生产磷酸的固体副产物,主要成分为 CaSO4?2H2O,随着湿法生产磷酸的需求发展,磷石膏的排放量与日俱增,已渐渐成为我国年一个在排放量及废物累计堆存量较大的工业固体废物,磷石膏呈酸性,有的磷石膏还具有较高的放射性,所以磷石膏的堆放,不但占用大量土地,而且造成严重的环境污染,影响人们身体健康,随着国家对环境质量的重视,磷石膏的排放量受到越来越严格的控制,且原堆存量也被要求逐渐减少,因此磷石膏的综合利用迫在眉睫。但磷石膏组成复杂,含有许多杂质,对磷石膏制品的品质造成很大的影响,因此,必须对磷石膏进行预处理,提高磷石膏中二水石膏的含量并去除或减少其中的杂质是综合利用磷石膏的必要步骤。本论文通过采用复合预处理的方法对降低或去除磷石膏的杂质成分进行了实验研究,并对制备高强石膏的影响因素进行了探讨,为处理后的磷石膏的应用提供理论指导。本论文研究内容主要包括以下几个各方面:1,磷石膏工艺矿物学:通过XRD、SEM和光学显微镜的深入研究,确定磷石膏中二水石膏的几种晶体形貌、杂质二氧化硅及其它矿物,分析各矿物组分在磷石膏存在形态及团聚结构。结果表明:磷石膏中二水石膏主要以结晶粒度较粗的自形或半自形的晶体形态存在,且此结晶形貌为燕尾双晶或长板状形态存在;杂质二氧化硅主要以不规则的粒状或球状结构存在;其它矿物组成成分主要为磷灰石、长石、钠闪石、云母、黄铁矿、磁铁矿、赤铁矿、黝铜矿和石墨等。通过一系列的深入研究分析获取了矿物组分的密度、硬度及粒级等矿物物理特性的相关数据,为有效的进行磷石膏预处理提供了依据。2, 杨氏跳汰机是一种利用所选矿物自身密度及颗粒粒级等物理性质进行重选的设备。实验采用隔粗,加入氧化钙中和磷石膏矿浆的酸度,跳汰实验的参数条件研究等步骤完成。结果表明:磷石膏跳汰选矿工艺的最佳工艺参数为: 氧化钙加入量为1.0%、矿浆浓度20%、隔粗目数为40目、进样速度为150rpm、一号水流量为0.2L/min、二号水流量为0.2L/min、加压流量为4L/min及加压/泄压时间为0.1s/0.6s,最终复合预处理后的磷石膏精矿中二水石膏的品位高达92%总五氧化二磷为0.67%及可溶性氟含量为0.12%,满足GB/T23456-2009中一级石膏的要求,理论回收率为76.08%。3,磷石膏精矿中的主要杂质为小颗粒的二氧化硅,含量为4.96%,为进一步降低二氧化硅含量,进行了反浮选脱硅的实验,结果表明:在最佳浮选条件为:。磷石膏反浮选结果精矿的品位达到95.27%,理论回收率为84.44%,实际回收率为82.53%,二氧化硅含量降为2.3%。4,采用常压盐溶液方法,探讨了分析纯二水硫酸钙制备α-半水石膏实验工艺。实验研究了pH、,不溶性的二氧化硅及可溶性的杂质对二水石膏制备α-半水石膏的反应进程、溶液中离子浓度及最终晶体形貌影响,结果表明:溶液 pH 对不加转晶剂的磷石膏的脱水反应速率及生成 α-半水石膏的晶体形貌的影响基本没有影响;二氧化硅量少于5.0%时,对α-半水石膏的晶体形貌及转化率都基本上无影响;可溶性磷、可溶性氟在制备α-半水石膏的过程中开始阶段减低溶液中液相中钙离子浓度,减慢初始脱水速率,且可溶性杂质在反应中转变为不溶性的细小颗粒并沉积或依附在α-半水石膏的晶体表面,影响α-半水石膏表面的光滑度。5,实验研究了有机转晶剂对制备α-半水石膏的影响。不掺加转晶剂时,α-半水石膏为针状,需水量大,强度较低。有机酸转晶剂的加入能够改变溶液中的有效离子浓度。实验采用苹果酸与柠檬酸进行调晶处理,控制溶液中的有效离子含量,能够最大限度抑制(111)晶面的生长及一定程度上控制C轴方向的生长,促进或不影响(010)晶面及(110)晶面的生长速度,保证二水石膏有效的脱水。6,在最佳优化条件下,利用磷石膏跳汰精矿制备高强石膏,DL-苹果酸添加量为0.06%,溶液pH为4.7的条件下,制备出长径比约为2:1的短柱状晶体,α-半水石膏需水量为45%的情况下,测定硬化后的α-半水石膏的强度为26.7MPa。