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磷石膏作为典型大宗固废,其堆放量已超过3亿吨。磷石膏的产排量日益增大已严重影响了环境可持续发展,其综合处理与处置已成为磷化工行业亟待解决的重要问题。磷石膏制硫酸联产水泥是大量消耗磷石膏的途径之一,但磷石膏分解温度过高、能耗过大的缺点依然严重制约着该技术推广。本文将矿化剂用于磷石膏还原分解过程,以克服传统工艺的不足,从而降低磷石膏分解温度,提高分解转化率。主要研究了矿化剂对磷石膏还原分解的作用效果,从动力学和热力学的角度对磷石膏还原分解过程的影响因素进行分析,结合物相变化、微观形貌和元素迁移等变化规律,探讨矿化剂对磷石膏还原分解过程的反应机理。本论文得到的主要研究成果如下：研究选取不同的矿化剂用于磷石膏的还原分解,从中筛选出了适宜的单一矿化剂(CaF2),有效降低磷石膏分解温度,提高其还原分解效果。添加3 wt%矿化剂CaF2时,磷石膏还原分解过程的最佳工艺参数为：物料C：S摩尔比0.7、分解温度950℃、分解时间为60 mmin,进口载气中氧浓度设置为1.9～2.2%,反应体系PCO/PCO2为13-18%。在最优条件下,磷石膏的分解率高达90.6%，SO2转化率也达到70.4%,分解尾气中的S02体积浓度高达11.9 vol%,可以满足工业制硫酸的要求。磷石膏还原分解的正交试验筛选出最佳的复合矿化剂为2 wt% Na3AlF6、2wt% CaF2,分解温度是磷石膏还原分解过程的显著性因素；磷石膏分解前后物料的微观形貌发生了巨大的变化,物相分析和元素含量分析发现,加入适宜的矿化剂后,磷石膏分解产物主要成分为Ca2SiO4、Ca3SiO5及少量的CaSiO3,是水泥熟料的主要组分。动力学研究表明,采用Coats-Redfern法计算获得在矿化剂CaF2作用下磷石膏还原分解的活化能为E=380.06 kJ/mol,指前因子A=1.56×1016。等转化率法估算磷石膏还原分解的活化能可以直观地看出转化率与活化能的变化规律,用Flynn-Wall-Ozawa法和Vyazovkin and Wight法分析磷石膏分解的动力学可知,转化率较低时的反应机理十分复杂,可能存在多个平行竞争反应。磷石膏还原分解过程元素平衡研究发现,硫元素的迁移包括固相迁移和气相迁移,硫在分解残渣中主要以CaS和CaSO4的形式存在,在气相中除SO2外,还有未知含硫组分；磷石膏还原分解过程中氟元素的迁移形式主要存在于固相成分中,气相氟组分的转移与转化并不明显。