磷石膏是湿法磷酸生产过程产生的一种大宗固体废物,也是一种再生石膏资源。磷石膏每年的产量都在不断递增,而磷石膏的利用率不能与磷石膏的递增速率达到平衡,故磷石膏在不断堆存。累积堆存的过程中很容易带来一系列的麻烦,一是磷石膏的堆存量大导致堆场的面积大,将会占用大量面积的土地；二是对堆场的投入过高,运营及维护成本高；三是磷石膏被堆积起来得不到利用,造成了磷资源和硫资源的浪费；四是堆积场容易污染周围的环境。因此加速磷石膏的资源化利用势在必行。而磷石膏组成成分中含有的磷、氟等杂质影响了磷石膏的应用。杂质的存在不仅影响磷石膏的胶结性能和脱水性能,还会影响到磷石膏的分解反应和石膏碳酸铵转化过程。目前有关磷石膏杂质的研究偏重于宏观性能上的差异,而较少涉及杂质的具体作用机理,本文阐述了磷石膏中杂质在其资源化利用中可能的影响,对其进一步的深入研究提供参考。本文主要研究内容如下：(1)文中通过热力学软件Factsage6.3对磷石膏在还原氛围中的分解过程进行理论模拟计算,总结磷石膏在还原分解过程中可能发生的反应,并利用软件中Phase Diagram模块模拟出磷石膏在分解过程中物质可能存在形态,为相关后续实验提供理论指导。(2)通过对磷石膏在不同还原气氛下的分解产物进行表征分析,结合理论分析与实验验证,结果表明磷石膏在分解过程中产生CaS,CaS的含量影响磷石膏的后续分解。CaS的生成机理可结合固-固反应机理与气-固反应机理进行阐述。(3)针对磷石膏在还原分解过程中产生的S02和C02气体分析困难的问题,本文研究了一种测定S02和CO2气体的方法：利用碱液吸收S02和C02气体生成碳酸钠和亚硫酸钠,S02和C02的测定可转化为碳酸钠和亚硫酸钠的测定,将亚硫酸钠氧化为硫酸钠之后再进行测定。利用碳酸根和硫酸根化学稳定性的差异对其进行测定。在室温下,以酚酞、甲基橙为指示剂,利用盐酸对碳酸根进行滴定,再采用国标法GB/T13025.8-1991对硫酸根进行测定。通过实验与国标进行对比,结果表明该方法精准有效,符合标准。(4)不同还原气氛下,CaSO4的分解机理类似,分解过程中存在的物相形态以及变化趋势都很相似。即随着温度变化,CaSO4-CO混合系统与CaS04-C混合系统的变化趋势相近。但在一定条件下CO更容易与CaS04发生反应。(5)通过差热分析微机天平和管式炉研究了在CO还原气氛下杂质对磷石膏分解过程的影响。试验结果说明杂质Fe203能促进纯石膏的分解,有效降低纯石膏的分解温度；杂质SiO2、Al2O3会抑制磷石膏的分解。(6)以炭作为还原剂,利用热重分析仪和管式炉研究杂质在磷石膏分解过程中的影响。结合XRD表征技术及化学分析方法对分解产物进行分析,结果表明磷石膏的还原分解反应受到中间产物CaS含量的影响。SiO2、Fe2O3会抑制CaS,从而促进磷石膏的分解；A1203则会增大CaS的生成量,进而抑制磷石膏的分解。