磷石膏主要是湿法制取磷酸产生的固体废渣，每生产1t磷酸（以P2O5计） 产生5～6t磷石膏（干基，实物量约7.5t）。全国每年排放的磷石膏超过1000万t，且由于高浓度磷肥的使用，使得磷石膏每年还将以10%的速度递 增，历年堆积的磷石膏近3亿t。当前，磷石膏大部分露天堆放，所含的游离磷、氟、金属离子、放射性元素等污染水、农田及土壤，引起严重的安全和环境问题。 磷石膏中二水硫酸钙质量分数高达90%，是一种重要的再生石膏资源，但由于上述有害杂质的存在，导致我国每年磷石膏的利用率只有20%～30%，综合利用 率不足15%。磷石膏制硫酸联产水泥是缓解我国硫资源匮乏的一项重大举措，也是当前解决磷石膏制约磷复肥产业发展最有效的途径，是高效资源化利用和发展循 环经济的典范工程。
水泥粉磨对改善颗粒组成、颗粒分布的均匀性，提高水泥性能影响极大。当前磷石膏制硫酸联产水泥粉磨采用球磨机系统粉磨工艺，不能大幅度改善颗粒组成、颗粒 分布和形貌以及比表面积，所生产的水泥混合材掺入量少，强度低，而且能耗高、产量低、成本高。因此，从保护生态环境和发展循环经济的角度出发，研发磷石膏 制硫酸联产水泥粉磨新工艺已迫在眉睫。
目前磷石膏制硫酸联产水泥常用粉磨工艺存在的主要问题如下。
1)粉磨系统产量低，能耗高
由于磷石膏完全分解的温度在1300℃以上，为了提高磷石膏的分解效率，保证硫酸的产量，磷石膏制硫酸联产水泥熟料烧结温度一般高于新型干法水泥熟料烧结 温度。这造成了熟料主矿物相晶型发育完好、结晶度高、结构致密，易磨性差。在粉磨过程中需加入相对易磨指数更低的混合材（如炉渣等），往往出现“饱磨”、 “糊球”和堵塞等恶性粉磨现象，导致生产效率低，能耗高。
2)混合材掺量低，生产成本高
由于混合材（如炉渣）的易磨性较石膏和熟料差，就目前球磨机粉磨工艺来看，很难达到改善水泥颗粒的形貌、提高颗粒的比表面积以及优化颗粒分布的目的，更不能使其潜在玻璃体结构的活性得到充分发挥。因混合材掺入量少，熟料含量高，造成生产成本高。
3)水泥颗粒级配分布窄，水化性能差
采用传统球磨机闭路粉磨系统生产的水泥平均粒径大，颗粒级配分布窄，活性细粉少，水化需水量大，胶凝效率低，流动性差，凝结时间长，水化产物孔隙率高，强度低，耐久性差。
湖北大学天沭新能源材料工业研究设计院以新式管磨机为基础研发的共性集成水泥粉磨新工艺，针对磷石膏制硫酸联产水泥熟料与炉渣等混合材的物理化学特性，尤 其熟料易磨性差的特性，采取一级破碎机械能循环递减物料表面能，再通过二级研磨功逐级递减颗粒表面能，使机械能与物料颗粒级配、形貌、分布得到合理的优 化，最终将水泥潜在的活性激发出来，获得高比表面积高活性的微粉。
磷石膏制硫酸联产水泥共性集成水泥粉磨新工艺的创新点有以下几方面。
与传统工艺相比，新工艺增加了在线烘干系统。运用悬浮嵌入式热交换和微负压蒸发干燥原理对脱硫石膏，尤其是水分较大的混合材进行在线烘干，无需设烘干车 间，实现了烘干物料的零厍存，大大减少了土建和设备维护费用。此外，在线烘干系统有效地避免了因物料水含量高导致磨机堵塞的现象，减少了磨机停转和故障的 频率，保证了粉磨系统正常的运转。
2)通过研究磷石膏制硫酸联产水泥的熟料、石膏和炉渣等混合材易磨性特性，特别是针对高温形成的熟料主矿物相结晶度高、晶体尺寸大导致易磨性差的问题，新 工艺将热料、石膏和炉渣等混合材采取共性集成粉磨方法，充分发挥了各工艺设备间的协同效应，粉磨过程中的破碎功、研磨功与相应能耗得到合理优化，将系统的 做功最大限度地发挥到需要的物料上，极大地减少了“糊球”和“饱磨”现象，避免了系统功的浪费，生产效率大幅度提高，降低了能耗。
3)通过探究磷石膏制硫酸联产水泥熟料的物理填充效应、吸附效应、化学键合及其与混合材之间的相互作用，提高水泥产品的比表面积，优化和激发水泥的活性效应和胶凝效应，生产出来的水泥具有高比表面积、高强度、高胶凝效率等特点。
4)新工艺攻克了磷石膏制硫酸联产水泥粒度分布及颗粒形貌不合理，颗粒特性与表面能、机械能及化学能匹配不合理等方面的关键共性技术难题，增加了粒径小于 32μm的微粉占比，改善了颗粒形貌，大幅度提高了水泥的胶凝效率及强度，增加了混合材（炉渣）掺入量，显著降低了水泥的生产成本。
5)新工艺在粉磨水泥时，粉碎比较大，一般可达300以上，超细磨时可达1000以上，产品颗粒级配分布宽，生产水泥时细度调节灵活。
6)与传统工艺相比，新工艺实现了共性集成技术，投资少，见效快，工艺简单，技术要求低，操作容易，维护管理方便。
7)新工艺采用国内首创的多项重大关键共性技术，实现水泥粉磨反馈式全程质量控制集成优化系统的自锁功能。
目前，磷石膏制硫酸联产水泥工艺为了提高窑内硫酸钙的分解率，保证窑内SO2高浓度和高含量来满足硫酸生产要求，往往会大幅度提高烧结温度，同时由于窑内 强还原气氛和配料中焦炭的影响，水泥熟料易出现过烧和死烧现象，易磨性差，生产的水泥比表面积低，颗粒分布和形貌不合理，混合材掺入量少，早期强度较低， 达不到普通42.5硅酸盐水泥的标准。通过实践创新的共性集成水泥粉磨新工艺，克服了目前磷石膏制硫酸联产水泥的过粉磨现象和高能耗、低产率、颗粒级配不 合理的不足，在大幅度提高水泥的比表面积、改善颗粒分布和颗粒形貌、充分激发潜在玻璃体的活性、增加混合材掺入量、提高水泥的活性及胶凝特性等方面具有重 大意义。
新工艺生产的水泥成本低，强度高，能耗低，解决了当前磷石膏制硫酸联产水泥粉磨难题，具有较大的经济效益及环境效益。
