磷石膏是湿法磷酸生产的副产物，生产1吨磷酸产生约5吨磷石膏。磷石膏的年排放量5000多万吨，有效利用率不足10%，严重影响磷化工行业的可持续发展。磷石膏的晶形较差，有害杂质多，品质波动不定，缺乏质量评定标准，是制约其建材资源化的重要原因。目前磷石膏资源化的技术路线是通过预处理和改性提高磷石膏的品质，资源化成效并不显著。磷石膏的品质主要取决于湿法磷酸工艺。本文采用在实验室模拟二水法湿法磷酸工艺的方法，系统研究了湿法磷酸生产工艺与磷石膏的晶形、可溶磷、共晶磷含量的关系，通过改进和优化磷酸工艺来实现磷石膏品质的提升和磷资源的有效回收。深入研究了杂质和晶形对磷建筑石膏性能的影响规律和作用机理，在此基础上，结合国内排放磷石膏的品质情况，研究并建立定量评定磷石膏质量的指标体系，并探讨了磷石膏制备建筑石膏和粉刷石膏的技术途径，对规范磷石膏的排放和资源化有较好的指导意义。磷石膏中可溶磷的含量主要取决于过滤洗涤工艺。磷石膏的晶形、洗涤水温度、洗涤液固比和洗涤次数是影响洗涤率的主要因素。磷石膏的晶形由细针状和薄片状变为粗大的柱状和斜方板状，洗涤率提高约3%，可溶磷的含量降低42%；洗涤水温度由40℃提高到80℃，洗涤率提高1.6%，磷石膏中可溶磷的含量降低36%；洗涤液固比由1.5:1提高到2.5:1，洗涤率提高2.2%，磷石膏中可溶磷的含量降低47%；洗涤次数由1次增加到3次，洗涤率提高1.8%，磷石膏中可溶磷的含量降低32%。通过实验优化了过滤洗涤工艺，使磷石膏中可溶磷的含量与现有工艺相比降低了约40%。磷石膏中共晶磷的含量与二水石膏的析晶过饱和度呈正相关。提高反应温度和液相SO3浓度或降低液相P2O5浓度，都可降低析晶过饱和度。当析晶过饱和度控制在1.4以下时，磷石膏中共晶磷的含量可降到0.4%以下。萃取反应过程的析晶过饱和度是影响磷石膏晶形的主要因素。通过研究湿法磷酸的萃取反应工艺，结果表明：(1)磷矿粉的细度、液相SO3浓度和液相P2O5浓度对磷石膏的晶体形貌和大小都有影响。液相SO3浓度提高，析晶过饱和度降低，磷石膏的晶体由薄片状和细针状变为粗大的柱状和斜方板状，再向聚晶转变，平均粒径变大；磷矿粉的比表面积增大、液相P2O5浓度提高，析晶过饱和度升高，晶体由粗大的板状变为柱状，再向细针状转变，平均粒径变小。(2)反应温度、料浆液固比、养晶时间和养晶温度仅影响磷石膏的晶体大小。提高反应温度、减小料浆液固比、延长养晶时间和提高养晶温度，都可使析晶过饱和度降低，晶体尺寸变大，晶形均为柱状或板状。可溶磷降低了磷石膏的脱水温度，特别是对一次脱水温度影响较大；在建筑石膏水化时，使其凝结时间延长，液相过饱和度降低，晶体粗化，硬化体强度降低；三种形态可溶磷的影响程度为H3PO4＞H2PO4-＞HPO42-。共晶磷在石膏煅烧过程中不发生变化，在水化过程中从晶格中释放出来转变为可溶磷HPO42-溶解在浆体中，其电离出的PO43-迅速与溶液中大量存在的Ca2+结合，转变为难溶性Ca3(PO4)2覆盖在晶体表面，阻碍了石膏的进一步水化，电离出的H+使浆体的pH值降低。磷石膏的晶体形貌和晶体尺寸对磷建筑石膏的物理力学性能有很大影响。粗大的斜方板状结晶对磷石膏胶结材的性能最为不利，长径比较大的棱柱状次之，长径比较小的短柱状结晶的性能最好；当磷石膏晶形为斜方板状时，晶体的长宽比越大，厚度越大，越接近棱柱状，磷石膏胶结材的性能越好。与现有的标准按照磷石膏的品位进行分级不同，论文以“磷石膏是否需要经过预处理生产出合格品建筑石膏”为分级原则，将可溶磷、可溶氟、共晶磷、有机物以及pH值、细度加入磷石膏质量评定指标体系，以国内排放的磷石膏的品质情况和杂质、pH值、细度对磷石膏性能的影响规律为依据，设立了评价指标的相应限值，将磷石膏分为两级。一级磷石膏可直接生产出合格品建筑石膏，二级磷石膏经过简单的非水洗预处理可生产出合格品建筑石膏。按照指标体系的分级方法，国内排放的磷石膏约75%达到二级以上标准，其中符合一级标准的约20%。其余约25%不符合指标体系要求的磷石膏的生产企业，可通过改进磷酸生产工艺，生产出满足指标体系要求的磷石膏。磷石膏制备建筑石膏的煅烧制度与天然石膏不同，煅烧温度随可溶磷含量的增多而降低。一级磷石膏的煅烧温度应控制在150℃~160℃之间，恒温1.5h~2.0h，可制备出优等品建筑石膏；二级磷石膏的煅烧温度应降低20℃~30℃，可制备出合格品建筑石膏。采用粘结剂、缓凝剂和保水剂对二级磷石膏制备的磷建筑石膏加以改性，配制的磷石膏基粉刷石膏性能优良，有良好的应用前景。