磷资源新材料制备关键技术与工程示范0823.docx

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磷资源新材料制备关键技术与工程示范0823

磷资源新材料制备关键技术与工程示范

1、项目的必要性及相关技术发展趋势分析

我国是磷资源大国，磷化工产品世界第一。

我国磷资源及磷化工产业主要集中在贵州、云南、四川、重庆等西部地区（补充有关磷的储量以及化工生产情况）。

电子级磷酸等磷化工高端产品尚为空白（稍补充论述）；我国磷资源主要用于生产磷酸等基础化工产品，由于采用二水法湿法磷酸工艺，每生产1t磷酸要排放3t磷石膏，磷石膏年排放量已经超过2000万吨，并有迅猛增加之势。

目前我国磷石膏堆存量已超过1亿t，磷石膏堆存期间，其可溶磷、氟、游离酸等有害成分通过水体向周边环境渗透扩散，污染地下水源和土壤。

磷石膏排放不仅占用大量土地，污染环境，而且给磷化工企业造成很大的负担，磷石膏资源的合理开发利用已经成为我国磷化工行业亟待解决的共性难题和可持续发展的首要技术问题。

另一方面，磷石膏中二水硫酸钙含量一般在85%以上，是高品位再生石膏资源，磷石膏建材有广阔的市场前景。

磷石膏作为磷资源进行有效的综合利用需要突破两大技术瓶颈：

①磷石膏无害化预处理关键技术；②开发磷化工高端产品；形成可广泛推广的磷石膏建材资源化成套技术。

我国磷化工企业均采用二水法磷酸工艺，磷石膏中含有可溶磷、氟、共晶磷及有机物等有害杂质，不能直接用于生产石膏建材。

探明杂质对磷石膏性能的影响规律，对其进行经济、有效的预处理以消除有害杂质的影响是磷石膏资源化的关键。

为了提高磷石膏品质、促进磷石膏建材资源化，日本、德国、英国相继开发了半水——二水硫酸钙、二水——半水硫酸钙工艺，通过硫酸钙再结晶得到纯度较高的磷石膏。

受设备及生产工艺制约，我国二水法磷酸工艺短期内很难改变，为此，磷石膏建材资源化必须立足国情。

目前，世界磷石膏利用率约20％，主要用于生产石膏建材，磷石膏预处理一般采用水洗法工艺。

日本与德国处于领先水平，如日本年利用磷石膏250万t，用作水泥缓凝剂以及生产石膏板材与砌块。

近年来，提高磷石膏利用率与利用水平的呼声很高，但是因为缺乏有关磷石膏杂质基础研究的支撑，磷石膏预处理技术未能突破水洗工艺局限，磷石膏利用率增长较为缓慢。

国内对磷石膏的研究多基于应用研究，基础研究十分薄弱，对磷石膏中有害杂质仅局限于化学组成，对杂质形态、结构、分布方式、影响机理等关键问题认识模糊，磷石膏预处理方法照搬国外的水洗法工艺，缺乏符合国情、经济而有效的预处理途径，造成磷石膏预处理投资大、能耗高，产品在价格上缺乏竞争能力。

磷石膏利用率不到5％。

尽管国内外在磷石膏资源化方面进行过不少研究工作，并且取得了一些成绩，但是因为研究工作不够系统、深入，在关键技术方面没有突破，致使国内外在磷石膏研究与应用方面存在以下急需解决的问题：

1）对磷石膏杂质的研究多简单停留在组成上，而对杂质形态、结构、分布的研究非常缺乏。

尚不清楚有机杂质的种类、结构，对有机物与共晶磷对性能的影响的认识较模糊，把不同形态可溶磷对性能的影响笼统归结为可溶磷的影响。

另外关于杂质在磷石膏胶结材和水泥的水化、硬化过程中的作用以及对硬化体结构的影响等问题缺乏系统、深入的基础研究。

以至于如何准确定量评估磷石膏质量、如何有针对性地消除杂质对磷石膏的有害影响以及怎样有效地利用磷石膏等一系列问题得不到可靠的理论指导，严重影响了磷石膏资源化工作的进程。

2）磷石膏质量评定与质量控制方面，缺乏二水法磷石膏科学的质量评定指标体系，对二水法磷石膏品质影响因素缺乏系统的研究，磷石膏质量评估与质量控制处于失控状态，磷石膏洗涤与排放只考虑P2O5回收率，磷石膏的杂质含量及其品质差异很大，磷石膏资源化技术在不同磷化工企业间缺乏可比性。

磷石膏建材资源化技术难以在全国推广。

3）磷石膏预处理缺乏针对性，盲目采用水洗工艺，该工艺虽然可除掉可溶磷、氟及有机杂质，但存在生产线一次性投资大、能耗高、水洗后污水排放的二次污染等问题。

国内多条水洗预处理磷石膏资源化生产线因不具备规模效益、成本过高而被迫停产。

开发非水洗磷石膏资源化新技术是磷石膏建材资源化的关键技术。

对磷石膏研究与应用中存在的问题，本项目首先立足于磷石膏利用的基础研究，对磷石膏中有害杂质进行深入、系统的研究，确定有害杂质的形态、结构、分布特点以及它们对磷石膏建材性能的影响程度和机制，对比磷石膏性能的评定方法及各自的适用范围，建立定量评估磷石膏质量的指标体系，搞清楚磷石膏品质与二水法磷酸工艺的关系。

在此基础上，研究消除杂质有害影响的经济、有效、实用的技术途径，突破磷石膏预处理依赖水洗法的技术局限，并由此建立新的磷石膏预处理工艺原理，为磷石膏预处理提供可靠的理论指导。

电子级磷酸是电子行业使用的一种超净高纯化学试剂，是精细磷化工产业中的高档产品，其主要用于配制集成电路（IC）芯片和液晶显示器（LCD）制造过程中所用的湿法蚀刻剂。

电子行业使用的超净高纯化学试剂在国际上被称为工艺化学品ProcessChemicals或湿化学品WetChemicals，具有品种多、用量大、技术要求高、贮存有效期短、腐蚀性强等特点，其纯度和洁净度对电子器件的成品率、电性能及可靠性都有着十分重要的影响。

随着IC芯片技术按照GordonE.Moore预言的摩尔定律不断飞速发展，为适应相应线宽的IC工艺技术，对超净高纯化学试剂质量的要求也越来越高，即一代IC产品需要一代超净高纯化学试剂与之配套。

电子级磷酸的市场需求与IC芯片产业和LCD产业的发展紧密相关，IC芯片和LCD的制造区域即电子级磷酸的消费区域。

从全球来看，IC芯片的制造区域主要分布于美国、中国台湾、中国大陆、日本、韩国、新加坡和欧洲，LCD的制造区域则集中在韩国、中国台湾、日本和中国大陆；中国大陆IC芯片和LCD的制造区域主要在环渤海地带、长江三角洲以及珠江三角洲。

根据有关的统计数据，2003年是中国以及全球液晶产业发展的重要里程碑，LCD包括LCD-TV由此进入快速增长期，导致电子级磷酸的需求量节节上升。

受LCD产业强劲发展及IC芯片产量增长的带动，全球电子级磷酸的产能从1999年的大约2万吨/年左右发展到2006年初的15万吨/年以上，5～6年间产能增加了一个数量级。

由于中国大陆具有人力和土地的成本优势，又是一个潜力巨大、快速成长的消费市场，IC芯片制造业及LCD制造业向中国大陆转移以谋取竞争优势是全球经济一体化浪潮下的必然选择，并且从相关的统计数据中已见端倪，由此必定带动中国大陆相关配套材料的发展，因此可以断定电子级磷酸特别是LCD用电子级磷酸将具有广阔的市场前景。

全球的电子级磷酸目前主要由日本、欧洲、美国、韩国和中国台湾等国家和地区的生产商供应，生产技术由日、美、欧等发达国家的大公司所垄断。

根据市场调研所了解的情况，国内到目前为止没有生产商能够进行电子级磷酸的批量生产，因此国内企业所用的电子级磷酸包括芯片级和LCD级全部依赖进口，用户迫切希望国内能有电子级磷酸的生产企业。

同时海关数据显示：

近年来我国电子级磷酸进口量增长迅猛，2001-2005年进口年平均增长率高达61%。

因此，开发研制电子级磷酸对充分利西部优势资源、开发自主创新高附加值产品具有重要意义。

石膏建材制品具有质轻、节能、施工快捷、防火、变形小、对人体亲和无害、无建筑垃圾、可循环利用等特点，是国际上推崇发展的节能型绿色材料。

我国天然石膏储量虽居世界第一，但高品位二水石膏资源却相对缺乏，且资源分布不平衡，矿藏主要集中在西北、西南地区，而经济较发达的华东、华北地区天然石膏资源匮乏。

因此，开发利用再生石膏资源对石膏建材工业具有重要的战略意义。

由于我国磷矿石的放射性物质含量极低，磷石膏的放射性强度均低于《建筑材料用工业废渣放射性物质限制标准》GB6763-86的指标，建材资源化是磷石膏综合利用的合理选择。

将此工业废渣用于石膏建材工业，既拓宽了石膏资源的利用范围，缓解了经济发达地区石膏资源不足的局面，又能变废为宝，保护环境，减小磷化工企业的经济负担，促进我国磷化工行业的健康发展。

石膏砌块具有质轻、施工快捷、便于装修、增加使用面积、无建筑垃圾、可回收循环利用等特点，是国家鼓励发展的新型墙材。

禁粘、禁实的墙材发展战略为石膏砌块提供了广阔的市场空间。

但现有的生产技术存在诸多制约其大面积推广应用的难题：

磷石膏生产的建筑石膏强度较低、质量波动较大；磷石膏砌块结构单一，主砌块为圆形通孔空心构造，砌块壁厚不均，砌体力学性能与热工性较差，砌块一般采用立模抽芯工艺，生产效率低，产品质量稳定性差。

本课题拟在解决磷石膏预处理关键技术的基础上，制备强度和耐水性明显优于建筑石膏的磷石膏胶结材，优化磷石膏砌块构造，开发立模平推、分段脱模磷石膏砌块成型新工艺；在磷石膏胶结材及其砌块中试研究基础上，建设可在全国推广的磷石膏建材资源化示范生产线。

磷石膏分解制硫酸联产水泥是其建材资源化的又一有效途径。

但目前采用的磷石膏回转窑分解技术存在技术落后、能耗高、磷石膏分解率低导致烟气SO2浓度低、水泥熟料品质不稳定等技术问题，难以推广应用。

我国从上世纪五十年代开始石膏分解制硫酸联产水泥的研究工作，但由于关键设备问题长期没有得到有效解决，该技术至今难以推广应用。

上世纪八十年代，云天化集团下属企业三环化工股份有限公司（原云南磷肥厂）采用干法中空窑技术建设了一套年产10万t磷石膏制硫酸联产水泥原料装置，但该装置自1987年投料试车以来，由于回转窑能耗太高，经济上不合理，一直未能投产。

上世纪九十年代，鲁北化工股份有限公司开发了“年产3万t磷铵、4万t磷石膏制硫酸联产6万t水泥”项目，实现了磷石膏制硫酸联产水泥技术的工业化示范。

其中，磷石膏的分解设备仍用回转窑，分解工艺由原料烘干、脱水、均化、生料配合粉磨和均化、生料煅烧五个工序组成，虽然采用了旋风预热器分解技术，仍存在工艺复杂、能耗太高，经济上不合理等缺点，未能得到广泛推广应用。

磷石膏分解制硫酸联产水泥是湿法磷酸企业循环经济产业链中的关键技术，但该技术存在设备落后、能耗高、工艺复杂、经济不合理，推广应用难的问题。

针对目前磷石膏分解制硫酸联产水泥技术存在的主要问题，在前期基础研究工作基础上，本课题以新型窑外分解技术取代传统回转窑（内循环或外循环新型分解炉优化设计），用高硫煤代替焦炭还原分解磷石膏制高浓度SO2联产水泥熟料，回收高硫煤和磷石膏中硫资源，缓解我国硫资源短缺的现状，降低磷石膏分解能耗，解决磷石膏污染问题。

2、项目的战略目标和具体任务指标

战略目标

通过对现有磷化工高纯技术的开发，实现以高纯磷酸为核心的磷系材料的制备，以满足现代电子、信息、能源等高技术新材料的需要；在磷石膏预处理等关键技术上获得突破，通过新型磷石膏砌块成型工艺研究与设备开发，形成可广泛推广的磷石膏建材资源化成套技术，促进我国磷化工行业的可持续发展；研究西部地区磷石膏及高硫煤中丰富的硫、钙资源的开发利用，开发出高硫煤分解磷石膏联产硫酸及水泥熟料节能降耗关键技术，实现磷石膏及高硫煤资源的大宗利用。

具体任务指标

1）电子级磷酸制备关键技术

①　建成15kt/a电子级磷酸（以85%H3PO4计，下同）中试装置（含配套的30kt/a低杂质磷酸装置），其中芯片用电子级磷酸生产能力为5kt/a，LCD用电子级磷酸生产能力为10kt/a；

②　产品质量达到电子级磷酸现行质量指标；

③　电子级磷酸的收率≥50%；

④　形成形成冷冻结晶净化制备电子级磷酸的专有技术一项，为下一步建设电子级磷酸产业化装置奠定技术基础。

2）磷石膏新材料制备关键技术与工程示范

①　建立定量评估磷石膏质量的指标体系；

②　在磷石膏预处理关键技术上进行突破，实现磷石膏胶结材料的低成本制备；

③　以石膏砌块为主要产品形式，通过石膏砌块构造和成型工艺的优化，以提高磷石膏砌块的生产效率，改善砌块热工、隔声和力学性能；

④　建设3万t/a磷石膏胶结材、30万m2磷石膏砌块示范生产线；

⑤　磷石膏胶结材性能指标：

初凝时间≥6min，终凝时间≤30min，标准稠度水膏比≤0.75，抗折强度≥2.1MPa，抗压强度≥4.5MPa。

磷石膏砌块性能指标：

表观密度≤700kg/m3，断裂荷载≥1800N，抗冲击性：

无裂纹，吊挂承载力：

800N单点吊挂24h，无裂纹，导热系数≤0.2W/（m·K），隔声≥40dB，软化系数≥0.6。

3）磷石膏新型分解制高浓度SO2联产水泥关键技术研究

①　磷石膏分解率≥98%，脱硫率≥97%，气体产物中SO2浓度≥16%，气量稳定；

②　分解炉出口含高浓度SO2烟气的热能利用达80%，优化设计针对特殊气体的热能回收设备；

③　固体产物质量主要指标达到《水泥工厂设计规范》（GB50295-1999）水泥熟料中石灰质原料要求；

④固体产物中无机氟化物浸出浓度（不包括氟化钙）符合中华人民共和国《危险固废鉴别标准－浸出毒性鉴别》（GB5085.3-1996）要求，即≤50mg/L；

⑤分解后固体产物热能回收利用率达80%，优化设计针对分解产物特性的热能回收设备；

⑥建成200t/d磷石膏高硫煤分解制高浓度SO2联产水泥熟料产业化示范装置及提供成套产业化基础设计资料。

3、主要研究内容

本项目拟设置3个课题：

1）电子级磷酸制备关键技术

2）磷石膏新材料制备关键技术与工程示范

3）磷石膏新型分解制高浓度SO2联产水泥关键技术研究

课题1：

电子级磷酸制备关键技术

（1）低杂质磷酸制备技术的开发，包括制备低杂质磷酸的目的，在于为后续净化步骤提供品质高于食品级磷酸的低杂质磷酸，以提高后续净化步骤的产品收率，降低产品成本。

（2）化学-冷冻结晶净化工艺的开发，包括：

低杂质磷酸经过化学净化、一级结晶净化得到LCD级电子磷酸，再经过二级结晶净化得到芯片级电子磷酸。

（3）化学-冷冻结晶净化关键设备的开发，包括冷冻连续结晶器和结晶过滤器。

冷冻连续结晶器需要研究的内容包括：

结晶器与搅拌器的器型，冷却面的面积与布置形式，以及设备的材质等。

结晶过滤器则重点考虑过滤、洗涤的效率，以及卸料时如何避免磷酸晶体的破碎与污染。

（4）电子级磷酸分析技术的开发，包括分析方法与分析仪器的选择、研究，样品前处理方法的确定和分析手册的编制等。

拟解决的关键问题：

课题2：

磷石膏新材料制备关键技术与工程示范

1）磷石膏质量评定

（1）我国磷石膏资源的品位、杂质与结构特点；

（2）磷石膏中杂质组成、形态、含量、分布及其对性能的影响；

（3）磷石膏晶体形貌、颗粒分布、级配及其对性能的影响；

（4）磷石膏质量评定指标体系。

2）二水法磷酸生产工艺与磷石膏品质的关系

（1）磷矿石品位、杂质含量对磷石膏品质的影响；

（2）磷酸萃取工艺对磷石膏析晶过饱和度和析晶速率的影响；

（3）反应温度、pH值、硫酸浓度、固液比、搅拌速率等对二水磷石膏晶体形貌、尺度的影响；

（4）P2O5进入磷石膏晶格，形成共晶磷的影响因素，抑制共晶磷的技术途径与效果；

（5）絮凝剂对磷石膏沉降、固液分离效率的影响，残存絮凝剂对磷石膏性能的影响；

（6）水洗工艺与磷石膏可溶磷、氟、有机杂质的关系。

3）杂质对磷石膏性能的影响

（1）可溶磷、共晶磷、难溶磷对磷石膏性能的影响；

（2）可溶氟、难溶氟对磷石膏性能的影响；

（3）有机杂质对磷石膏性能的影响。

4）消除杂质有害影响的技术途径与效果

（1）系统研究沉淀法、中和法、络合法、吸附法、浮选法、煅烧法等磷石膏预处理工艺，并比较各自的技术经济效果；

（2）针对磷石膏的杂质特点对预处理工艺技术进行优化，最终达到以下效果：

①　实现可溶性P2O5与F－向难溶性P2O5与F－的转变，并通过调解体系pH值使可溶性磷处于有利的形态；

②通过形成特点的络合物，使可溶性磷、氟以络阴离子进入络合物；

3根据有机物结构特点，采用特定吸附剂对有机物选择性地吸附；

4通过浮选实现有机杂质和其它部分可溶杂质与磷石膏的分离；

5通过煅烧使共晶磷析出并转变为无害或少害态磷。

5）磷石膏胶结材制备及其改性技术

（1）磷石膏煅烧工艺与设备；

（2）磷石膏相组成、颗粒形貌、级配与胶结材性能的关系；

（3）杂质对磷石膏胶结材水化硬化及硬化体结构与性能的关系；

（4）磷石膏胶结材外加剂技术；

（5）磷石膏胶结材改性。

6）新型磷石膏砌块制备

（1）孔洞构造、孔洞率对磷石膏砌块性能的影响；

（2）砌块成型工艺与设备；

（3）磷石膏砌块砌体热工、隔声、力学性能；

（4）磷石膏砌块中试生产研究。

7）磷石膏建材资源化示范生产线

（1）年产3万t磷石膏胶结材生产线；

（2）年产30万m2自动化新型磷石膏砌块生产线。

拟解决的关键问题：

1）确定主要有害杂质及其影响机制。

搞清楚杂质特征、杂质对性能的有害影响与影响机制是磷石膏预处理及其有效利用的基础。

本项目拟解决的关键问题之一即是区别对待不同形态磷、氟，揭示不同形态磷、氟对性能的影响规律，查明有机杂质种类、结构，搞清楚共晶磷与有机杂质对性能的影响方式及影响程度。

为磷石膏质量的定量评估、磷石膏预处理奠定基础。

2）磷石膏质量评定指标体系。

磷石膏品位高，但含有较多有害杂质，应结合磷酸生产工艺和杂质影响程度，对杂质加以分级限定。

质量评定指标体系是磷石膏建材资源化的基础，建立磷石膏质量评定指标体系可正确指导磷石膏的质量评定和质量控制。

3）磷石膏预处理。

经济、有效、实用的预处理是磷石膏资源化的关键。

本项目将系统研究沉淀法、中和法、络合法、吸附法、浮选法、煅烧法等预处理方法，对上述预处理方法的技术经济效果进行比较，建立磷石膏预处理工艺原理，指导人们根据磷石膏的品质及用途合理地选择相应的预处理方法。

4）磷石膏胶结材外加剂技术。

磷石膏胶结材存在水膏比高、流动性差、流动度经时损失大、强度较低等问题，使用外加剂改性磷石膏胶结材是提升磷石膏胶结材综合性能的最有效途径。

研究、整合石膏外加剂技术，对磷石膏胶结材改性，可显著提升磷石膏胶结材综合性能。

抑制磷石膏胶结材流动度经时损失、降低缓凝剂对强度的负面影响是磷石膏胶结材外加剂的关键技术。

5）磷石膏砌块构造。

砌块及其砌体性能与砌块结构密切相关，国内石膏砌块为圆形通孔构造，存在壁厚不均、砌体力学性能与热工性较差的缺陷。

本项目拟系统研究砌块构造与性能的关系，通过对砌块构造形式的改革提升砌块性能，解决管线在石膏砌块墙体的设置。

6）磷石膏砌块成型工艺及设备。

石膏砌块成型主要有：

固定抽芯工艺和立模液压顶升工艺，前者为国内大多数石膏砌块生产企业采用，该工艺生产效率低，单线生产能力弱，产品质量稳定性差；后者为国外石膏砌块企业普遍采用，设备投入较大，但效率高，产品质量好，该工艺的关键设备国内尚未突破，只能依靠进口。

本项目拟解决的关键问题之一就是开发设备投资较少、生产效率高、质量稳定可靠的石膏砌块自动化成型工艺与设备。

课题3：

磷石膏新型分解制高浓度SO2联产水泥关键技术研究

①磷石膏不同含水率在不同温度下对分解烟气中SO2吸收特性、热力学、动力学研究；

高硫煤分解磷石膏制SO2联产水泥熟料新型分解炉操作条件控制优化设计研究；

②分解烟气热能回收利用方案设计及热交换设备设计；

③分解炉固体出料热能回收利用方案设计及换热设备设计；

④200t/d磷石膏新型分解炉反应器中试系统设计、建造及现场中试试验研究；

⑤用现场中试试验制取的高浓度SO2及水泥熟料联产硫酸及水泥的工艺验证及整体工艺试验研究；

⑥通过高硫煤分解磷石膏制SO2联产水泥原料物料平衡与能量平衡分析，物料、能量平衡分析、产品分析，得出在新型分解炉中用高硫煤分解磷石膏制SO2联产水泥原料的可行性结论；

⑦成果经72小时现场考核验收；

⑧提供与现有磷石膏分解联产硫酸及水泥装置配套的高硫煤分解磷石膏制SO2联产水泥熟料新型分解炉反应系统的设计资料。

拟解决的关键问题：

4、技术路线

（1）电子级磷酸制备生产技术路线

H2S高纯水高纯水

↓↓↓

低杂质磷酸→化学净化→过滤→一级结晶→过滤洗涤→融化配制

↓↓

滤渣母液及洗涤液→副产品食品级磷酸

高纯水高纯水

↓↓

→LCD级磷酸→二级结晶→过滤洗涤→融化配制→芯片级磷酸

↓

母液及洗涤液→返回一级结晶器

图1电子级磷酸生产技术路线图

创新点：

（2）磷石膏新材料制备技术路线

1）磷石膏质量评定方法研究中，采集国内有代表性磷石膏样品，对其成分、相组成、结构进行分析，摸清国内磷石膏品位、杂质种类与水平的总体情况；在纯二水石膏中分别单掺磷酸盐、氟盐、硫酸、硫酸、有机物、钾盐、钠盐及其复合掺入，考察不同杂质对磷石膏性能的影响；研究磷石膏颗粒形貌、级配及其与性能的关系；对比磷石膏质量的评定方法及各自的适用范围，建立磷石膏质量评定的指标体系。

2）在杂质组成、形态、结构、分布方式的研究中，采用化学分析测定可溶性磷、氟与不溶性磷、氟以及磷、氟的总含量；采用红外吸收光谱对共晶磷分析；采用红外、紫外吸收光谱与质谱分析并结合化学分析手段确定有机物结构与含量；对杂质的分布方式，进行扫描电镜与能谱元素分析，并测定杂质在不同细度磷石膏中的分布特征。

3）不同杂质对性能的影响及有害程度方面，选择8～10种有代表性磷石膏，测定其杂质组成、形态、结构、分布方式及磷石膏性能；通过水洗等手段分离磷石膏中可溶磷、氟与有机物，以研究共晶磷对性能的影响；研究磷石膏及模拟磷石膏体系中不同形态可溶磷含量与可溶磷总量及pH值的关系，建立其相应的数学关系，通过调解酸度控制可溶磷形态，研究不同形态可溶磷对性能的影响。

天然石膏中分布单掺不同形态磷、氟、有机物和复合掺入，考察不同杂质对性能的影响。

4）在磷石膏预处理研究中，根据不同杂质对性能影响的有害程度及结构特点，有针对性地采取经济、有效的化学与物理化学预处理方法。

比如沉淀法，在磷石膏中加入石灰，使可溶性磷酸盐转化为磷酸钙沉淀，加入三价铁盐，使可溶性磷酸盐转化为溶解度更小的磷酸铁（室温下FePO4溶解度为1.1×10－11M，而Ca3（PO4）2溶解度为8.9×10－7M）；比如煅烧法，通过煅烧使有机物分解、共晶磷析出；再比如中和法，磷石膏中可溶磷以H3PO4、H2PO4－、HPO42－、PO43－等不同形态存在，而不同形态的可溶磷对性能的有害影响存在显著差异，可以通过掺入石灰等碱性物质调节磷石膏的pH值以控制可溶性磷的形态，实现有害态磷向无害或少害态磷的转变。

5）在磷石膏胶结材制备及其改性研究中，研究杂质在磷石膏煅烧过程中的行为，煅烧工艺制度对磷石膏胶结材性能的影响，确定制备β－半水石膏与Ⅱ型无水石膏的适宜煅烧工艺制度；采用高效缓凝技术，延长磷石膏胶结材塑性工作时间，减小缓凝对强度的负面影响；采用高效减水技术，大幅度降低磷石膏胶结材水膏比，抑制早期流动度经时损失，改善磷石膏硬化体显微结构，提高硬化体强度；通过改善硬化体孔结构、降低吸水率、降低表面亲水性、增加水硬性物相等措施提高磷石膏胶结材耐水性。

6）新型磷石膏砌块方面，改革传统石膏砌块构造形式，以活动榫条替代传统砌块的凸榫，将石膏砌块的圆形通孔改革为矩形盲孔，这一结构创新不但提高了砌块的热工、隔声和力学性能，而且赋予石膏砌块管线二维设置的功能，解决了管线在石膏墙体内的安装问题，避免了二次装修时管线暗敷对墙体的破坏；砌块成型方面，采用立模平推、分段脱模工艺，克服固定式抽芯工艺存在的生产效率低、产品质量差的问题，以及立模顶升工艺设备投资大、成型主机设备依赖进口的问题；通过新型磷石膏砌块中试研究，提高砌块生产效率，实现磷石膏砌块连续自动化生产，确保生产工艺的稳定性，为新型磷石膏砌块工业化生产奠定基础。

创新点：

1）在有关杂质形态、结构、分布、磷石膏预处理方法、杂质影响机理等方面的研究思路有突破。

对有害杂质的研究不局限于化学组成，而是深入研究杂质的形态、结构、分布方式，从而提高了对杂质的认识水平，有助于杂质影响机理的深入研究。

2）有区别地对待磷石膏中不同形态的可溶磷，突破了对不同形态可溶磷不加区分