磷石膏资源综合利用现状

磷石膏资源综合利用现状

吕小会*

息烽县工业节能服务中心  贵州  贵阳  551100

摘  要：本文介绍了磷石膏的来源，详述了磷石膏资源综合利用现状，并对磷石膏利用面临的问题和挑战进行了分析，在此基础上对磷石膏资源综合利用提出了建议。

关键词：磷石膏；建材；综合利用

我国是农业大国，有着悠久的农耕历史，随着农业生产的发展，对化肥的需求日益增多。磷肥可增加作物产量，改善作物品质，其中起主要作用的磷元素作为植物所必须的营养元素走进了大众视野。磷元素的主要来源为磷肥，而磷肥主要是通过湿法磷酸获得，而在此过程中磷石膏作为副产物大量产生。目前磷石膏资源综合利用率不高，如何使磷石膏资源化综合利用进程全面提速以减少磷石膏的堆存问题成为未来一段时间内所面临的难题。

1.磷石膏的来源

磷石膏是湿法磷酸生产过程中得到的副产物，通常生产1吨磷酸将伴随产生4～4.5吨副产物磷石膏。磷石膏的成分通常与所用磷矿的品质和生产工艺流程有关，主要成分为硫酸钙、水，其次还有少量的五氧化二磷、氟、有机质、二氧化硅、铁和铝的氧化物以及微量砷、铅等[1]。

2.磷石膏综合利用的现状

目前全球累计排放磷石膏约60亿吨，而且仍维持1.5亿吨/年的速度增长[2]。我国磷石膏累计堆存量已超过8亿吨，且增长速度大于4000万吨/年，其资源化利用速度远远跟不上排放速度，致使磷石膏总体堆存量逐年增多。与此同时，我国对环境保护的重视程度越来越高，磷石膏资源综合利用的压力也越来越大[3]。

3.磷石膏利用的主要途径

磷石膏作为工业副产石膏的一种，由于排放量大，杂质成分复杂且处理难度大等因素，导致其利用率较低。探索磷石膏高效利用方法具有非常重要的意义。

3.1 矿山充填

充填料浆的生产工艺流程为：新型砂浆、磷石膏通过计量进入搅拌机中，通过充分地搅拌由隔膜泵输送到矿山井下需要充填的地方。充填料浆经管道输送到井下后，在凝固过程中实现了各种充填材料的胶凝固化，达到充填采矿所需的强度要求。

3.2筑路材料

随着我国环境保护力度的不断加大，水泥和石灰等原材料的价格上涨，因此探索利用磷石膏替代水泥和石灰作为土壤路基稳定剂，符合可持续发展理念[4]。最近贵州磷化集团探索将磷石膏产品用于路基和面层施工材料，每公里道路填筑可消纳1.7万吨磷石膏，由于磷石膏具有膨胀性，能较好地填补施工造成的孔隙，使路基结构物更加紧密。

3.3土壤调理剂

磷石膏中含有一定量的植物生长所必需的磷、硫和镁等元素，因此在一定条件下用磷石膏调节土壤酸碱度；磷石膏在酸性状态下还可以改善土壤结构，解决土壤因长期施肥、过量使用除草剂导致的酸化、盐渍化等问题[5]。

3.4 磷石膏建材

磷石膏通过高温煅烧可制得建筑石膏粉，煅烧工艺不同，可以得到α型磷建筑石膏粉、β型磷建筑石膏粉。磷石膏建材产品一般是指用β型磷建筑石膏粉作为主要胶凝材料，且总用量（质量比）不得低于50%的磷石膏建材产品。

3.5磷石膏制硫酸联产水泥

磷石膏在干燥剂中与高温热烟气换热，生成半水石膏，温度升至1500℃左右，磷石膏中的硫酸钙开始分解，分离出来的氧化钙活性较好，与添加的其他氧化物发生矿化反应，形成水泥熟料。磷石膏制硫酸联产水泥存在能耗高、生产成本高、建设投资高等问题。

4.磷石膏资源综合利用面临的问题与挑战

对磷石膏认识不清。新中国成立早期，磷肥生产主要为了农业发展，解决广大群众的温饱问题，通过引进与技术改造，使中国磷肥工业得到了快速的发展，然而伴随产生的工业废渣磷石膏并未得到应有重视，加之对磷石膏天生怕水的结构特性难以突破以及磷矿的品质导致磷石膏及磷石膏下游产品质量不稳定等，致使磷石膏的综合利用成为磷肥行业发展需要突破的瓶颈[6]。

磷石膏堆存的环保问题突出。之前磷石膏污染防治措施主要是建设磷石膏库堆存，达规定年限后进行封库，以实现生态恢复的目标。但是，磷石膏库建设、运行不规范容易导致磷石膏流失、渗滤液泄漏而使环境受到污染；磷石膏库未封库前，在降雨和堆存过程中，露天堆放的磷石膏浸出液体逐渐污染地表水、土壤和地下水；其次磷石膏库通常具有较高的势能，一旦发生溃坝造成泥石流，会造成严重的生态和生命财产安全问题[7]。

磷石膏产品缺乏创新。我国作为人口大国，农业的发展至关重要，磷肥行业利润率一直较低，企业缺乏创新动力，加之目前中国磷石膏综合利用产品主要以低附加值的初级利用为主，且同质化现象严重，市场竞争激烈，产品价值低甚至贴钱销售，磷石膏利用企业的积极性不高[6]。

磷石膏建材产品的认可度低。由于各地磷矿石品质不同，导致磷石膏含有的杂质种类不同，相同的工艺生产出的磷石膏建材产品品质差异较大。再加上磷石膏具有天生怕水的特性，导致磷石膏建材不能用于与水直接接触的地方。虽然目前市面的磷石膏建材产品，都是通过高温改性的产品，但是受传统思想的影响，很多房地产开发商不愿使用磷石膏建材产品。

磷石膏产品销售半径小。受地域资源禀赋和经济发展水平影响，云南、贵州、四川、湖北、安徽等地的磷矿资源丰富，磷石膏产生集中、历史堆存量大、利用难度大，且大多地处偏远。而我国经济发达的东部、沿海地区石膏使用量大，但受运输半径和成本的影响，限制了综合利用产品的销售

[6][8]。

磷石膏建材产品标准体系不完善。关于磷石膏及综合利用产品地方已有一些相关标准，但目前这些标准大多参照相关石膏建材行业标准制定，专门针对磷石膏出台的标准目前很少。工业副产品磷石膏综合利用产品标准缺乏，只参照其他同类石膏标准，导致市场认可度低，难以大规模应用[8]。

5.磷石膏资源综合利用的建议

减少磷石膏排放。支持和鼓励磷肥生产企业对传统磷化工生产工艺和设备进行绿色化改造升级，逐步降低资源初加工产品、传统低端化工产品比重，推动产业链网络状发展，减少源头磷石膏的排放量，降低杂质含量，提升磷石膏品质，为其资源化利用创造条件[8-9]。

出台优惠政策。严格实施磷石膏消纳管理，按照“谁排渣谁治理，谁利用谁受益”的原则，加快推动磷石膏新增库存量为零。建立磷石膏产品市场准入优惠政策，大力推广磷石膏在水泥缓凝剂、石膏建材、土壤改良剂等领域的应用，尤其在市政基础设施建设等领域推广优先使用符合质量标准的磷石膏产品。

磷石膏利用企业产业化。磷石膏综合利用企业以民营中小企业居多，难以规模化发展。支持磷石膏综合利用项目建设在磷石膏产生地集中区域，培育一批磷石膏综合利用规模化、集约化的龙头企业，重点扶持消纳磷石膏能力强、见效快、经济效益高的重点工程项目。引导磷石膏综合利用企业与磷肥生产企业密切合作，建设磷石膏综合利用示范基地。

“产学研”协同创新。支持和鼓励磷石膏综合利用技术研发，建设磷石膏综合利用技术创新平台，积极开展磷石膏资源综合利用关键共性技术联合攻关，研发磷石膏大规模应用技术和高附加值产品，减少同质化产品竞争[9]。

参考文献

[1]冉隆文,精细磷化工技术第二版[M].化学工业出版社,2021。

[2]周云刚,何宾宾,我国磷石膏综合利用现状与建议[J].磷肥与复肥,2023,38(05)：11-16。

[3]杨宇雄、曹凯中、杨佳陵、吴德恩、左安文,磷石膏应用现状分析及资源化利用探究[J].房地产世界,2023(02)：93-95。

[4]何俊辉,磷石膏作为土壤调理剂在路基工程中的应用[J].交通科技与管理,2023,4(14)：99-101。

[5]欧志兵、杨文娟、何宾宾,国内外磷石膏综合利用现状[J].云南化工,2021,48(11)：6-9。

[6]崔荣政、白海丹、高永峰、修学峰,磷石膏综合利用现状及“十四五”发展趋势[J].无机盐工业,2022,54(04)：1-4。

[7]国亚非、赵泽阳、张正虎、闫雅雯、罗惠华,磷石膏的综合利用探讨[J].中国非金属矿工业导刊,2021(04)：4-7。

[8]马丽萍,磷石膏资源化综合利用现状及思考[J].磷肥与复肥,2019,34(07)：5-9。

[9]杨再银,扎实推进磷石膏综合利用加快修复长江生态环境[J].磷肥与复肥,2021,36(09)：4。