工業(yè)副產(chǎn)磷石膏綜合利用的根本出路

劉開義等

摘要：在介紹了我國工業(yè)副產(chǎn)磷石膏的生產(chǎn)、排放基本情況的基礎(chǔ)上，指出每年排放和歷年堆積的大量磷石膏已成為制約磷化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)保問題。作者討論了磷石膏的資源化綜合利用的關(guān)鍵難點，同時也對磷石膏國家標(biāo)準(zhǔn)的幾個指標(biāo)提出了商榷，指出即使提高了標(biāo)準(zhǔn)的要求，用磷石膏生產(chǎn)建筑石膏制品任然會出現(xiàn)鹽霜和霉變等問題。作者認(rèn)為磷石膏的根本出路是資源化綜合利用和資源化長久堆放并舉，在排放前生產(chǎn)企業(yè)必須要對磷石膏做無害化處理。

關(guān)鍵詞：工業(yè)副產(chǎn)磷石膏；資源綜合利用；廢渣；磷化工

1. 磷石膏概況

我國是世界上工業(yè)副產(chǎn)磷石膏第一排放大國，工業(yè)副產(chǎn)磷石膏年排放量已經(jīng)超過7000萬噸。至2013年，堆積總量超過3億噸。大部分磷石膏以占地堆存為主，磷石膏綜合利用率不到20%。

我國的工業(yè)副產(chǎn)磷石膏產(chǎn)生和排放具有典型區(qū)域性特點，90%以上集中在內(nèi)陸地區(qū)的云南、貴州、四川和湖北四省。磷石膏固體廢渣不僅占用大面積土地，還可能造成嚴(yán)重環(huán)境污染。

每年排放和歷年堆積的大量磷石膏已成為制約磷化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的嚴(yán)重環(huán)保問題。磷化工行業(yè)面臨高代價磷石膏規(guī)范堆場建設(shè)和逐年提高準(zhǔn)入門檻的綜合利用要求。磷石膏綜合利用事關(guān)磷化工行業(yè)健康生存和可持續(xù)發(fā)展。

2. 資源化綜合利用關(guān)鍵難點

磷石膏含有大量磷、氟等游離酸性雜質(zhì)和有機(jī)雜質(zhì)。磷石膏綜合利用需要控制使用性能影響最大的雜質(zhì)成分，特別是可溶性酸性雜質(zhì)成分。水洗和石灰中和反應(yīng)工藝處理方法是常用的兩種可能選擇。水洗工藝是比較理想的分離和降低磷石膏游離酸性雜質(zhì)方法，難題是如何處理大量的二次廢水。石灰中和反應(yīng)工藝是相對簡單的工藝方法，但石灰中和反應(yīng)工藝存在諸多附加影響，如生產(chǎn)的建筑石膏粉出現(xiàn)假凝、不凝和強(qiáng)度大幅下降等現(xiàn)象。

實際上，出于經(jīng)濟(jì)和環(huán)保綜合原因，水洗工藝方法幾乎沒有應(yīng)用于磷石膏綜合利用工業(yè)生產(chǎn)；石灰中和反應(yīng)工藝方法也很少使用。綜合利用生產(chǎn)所采用的磷石膏大多是經(jīng)雨水洗滌后酸性雜質(zhì)自然稀釋的長期堆積原料。雨水洗滌自然稀釋效果具有很大的不確定性，嚴(yán)重影響綜合利用的產(chǎn)品質(zhì)量。

3. 商榷磷石膏國家標(biāo)準(zhǔn)

GB/23456-2009國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了磷石膏質(zhì)量主要控制指標(biāo)。作為基本要求的幾項控制指標(biāo)值得商榷。

3.1. 標(biāo)準(zhǔn)要求附著水控制指標(biāo)（H2O）≤25 %，存在如下問題

其一：主要由于經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)量原因，綜合利用生產(chǎn)企業(yè)不會使用這么高含濕度的原料。以建筑石膏粉生產(chǎn)為例，含濕度提高10%，單位產(chǎn)量熱消耗提高50%以上，生產(chǎn)線產(chǎn)能降低50%以上。

其二：磷石膏堆放自然保濕率在12%左右，高含濕度排放的磷石膏必然流失包含磷、氟等游離酸性雜質(zhì)的大量水分，造成環(huán)境污染。

其三：高含濕度排放不利于促進(jìn)磷化工企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。從經(jīng)濟(jì)技術(shù)角度考慮，將游離附著水控制在≤15%是完全可行的，例如火電廠排放脫硫石膏游離附著水一般小于15%。

其四：有些磷化工企業(yè)出于水平衡（例如工廠廢水零排放要求）需要而非技術(shù)原因，有意排放高附著水的磷石膏，相當(dāng)于變相排放廢水。

附著水控制指標(biāo)有必要修改為（H2O）≤15%。

3.2. 標(biāo)準(zhǔn)要求磷石膏二水硫酸鈣（CaSO4·2H2O）含量：

一級≥85 %；二級≥75 %；三級≥65%

實際上二水硫酸鈣（CaSO4·2H2O）含量≤75%的磷石膏基本上不用于生產(chǎn)建筑石膏粉及其制品。還應(yīng)該考慮一個特殊問題：磷石膏生產(chǎn)的建筑石膏粉，濕強(qiáng)度與天然石膏相同時，干強(qiáng)度低20%左右。所以標(biāo)準(zhǔn)不宜直接套用天然石膏標(biāo)準(zhǔn)要求，應(yīng)該相對高于天然石膏原料要求。

磷石膏原料宜最低要求二水硫酸鈣（CaSO4·2H2O）含量≥78%。

3.3. 標(biāo)準(zhǔn)要求：

現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求水溶性五氧化二磷（P2O5）含量≤0.80 %；水溶性氟（F）含量≤0.50%。這是一般重點磷化工企業(yè)都可以達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)。這樣的標(biāo)準(zhǔn)要求不利于促進(jìn)磷化工企業(yè)技術(shù)進(jìn)步，更不可能促進(jìn)磷石膏無害化處理排放。

水溶性五氧化二磷（P2O5）含量≤0.50%時，建筑石膏制品質(zhì)量影響比較小；（P2O5）含量≤0.30%時，建筑石膏制品質(zhì)量影響很小。應(yīng)該將水溶性五氧化二磷（P2O5）含量要求控制在≤0.50%。

當(dāng)然，即使使用提高要求的磷石膏原料生產(chǎn)的建筑石膏制品任然存在鹽霜和霉變等長期問題。徹底解決辦法在于磷石膏的無害化處理。

4. 磷石膏綜合利用的根本出路——無害化處理排放

磷石膏資源化綜合利用的前提是磷石膏應(yīng)該是一種可以方便和經(jīng)濟(jì)利用的資源，而不是“被”資源化的勉強(qiáng)利用。無害化排放的磷石膏，不僅現(xiàn)在容易實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)化綜合利用，也是后人方便使用的資源。

磷石膏資源化綜合利用的基礎(chǔ)和根本在于無害化處理排放。

業(yè)內(nèi)有一種共識：“磷石膏利用是世界性難題”。這需要深入分析和認(rèn)識。磷石膏利用難主要是二次無害化處理難，二次無害化處理不簡單是巨額投資問題，更主要因為二次無害化處理的堆場建設(shè)和廢水處理環(huán)保許可難題?，F(xiàn)在的綜合利用幾乎都是沒有二次處理的勉強(qiáng)利用。

從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)綜合角度，磷化工企業(yè)在線進(jìn)行磷石膏無害化處理排放是可行的。例如增加循環(huán)堿性水中和水洗和二次脫水處理工藝，通過再次混水?dāng)嚢?、去污漬、堿性水中和反應(yīng)和二次脫水處理等工序可以除去幾乎100%的磷、氟等游離酸性雜質(zhì)和大部分有機(jī)雜質(zhì)。循環(huán)堿性水中和水洗工藝不會產(chǎn)生廢水排放，工廠成本代價最小。初步分析估算，在線處理50萬噸磷石膏，投資約2000萬元，噸處理成本5～10元。綜合考慮多次運輸裝卸和環(huán)保許可等各種因素，二次無害化處理是在線無害化處理成本的10倍左右。

在線無害化處理，控制磷石膏游離附著水15%以內(nèi)，接近磷石膏自然保濕率，基本無自然流失污染。實際上，經(jīng)過嚴(yán)格意義的無害化處理的磷石膏呈不含游離酸性雜質(zhì)成分的中性或弱堿性態(tài)，對環(huán)境沒有影響。無害化和低附著水的磷石膏原料方便長期堆存，可以大幅度降低堆場建設(shè)費用。

經(jīng)濟(jì)可行的磷石膏無害化處理排放既無未來環(huán)境影響遠(yuǎn)慮，又無當(dāng)今綜合利用近憂。環(huán)境保護(hù)和科學(xué)綜合利用的根本在于無害化處理排放。

建議國家政策制定單位和行業(yè)管理部門重視磷石膏無害化排放的科研試點和行業(yè)推廣實施。

5. 其它相關(guān)建議

5.1. 資源化綜合利用和資源化長久堆存并舉

盡管有國家發(fā)改委“到2015年磷石膏綜合利用率達(dá)到30%”和工信部《磷銨生產(chǎn)準(zhǔn)入條件》等國家政策要求，要實現(xiàn)這些目標(biāo)還存在諸多困難。典型區(qū)域分布特點就是實現(xiàn)這些要求目標(biāo)的難點之一。磷石膏排放主要集中在經(jīng)濟(jì)并不發(fā)達(dá)的西南地區(qū)，很多磷化工企業(yè)遠(yuǎn)離使用新型建材相對集中的大城市。不分區(qū)域特點的統(tǒng)一政策要求，必然會使很多磷化工企業(yè)對磷石膏的綜合利用流于形式。

從專業(yè)技術(shù)角度，有些磷石膏是不亞于一般天然石膏的寶貴資源。例如貴州開磷的磷石膏原料，其二水石膏品位、色度和生產(chǎn)出的建筑石膏粉質(zhì)量指標(biāo)均超過許多天然石膏原料，如果能夠?qū)崿F(xiàn)無害化處理和有條件合理堆放，將是未來和后人的寶貴資源。隨著天然石膏資源減少和價格的上升，運輸技術(shù)進(jìn)步和運輸成本的降低，地域性條件限制相應(yīng)減少，今天面臨的困境可能是明天的資源。

優(yōu)質(zhì)原料長期堆存和資源化綜合利用并舉、區(qū)別對待排放質(zhì)量等級、逐步實現(xiàn)無害化處理排放等綜合措施不啻是更佳的多樣化選項。

5.2. 加強(qiáng)堆場管理

磷石膏原料混入建筑垃圾和塑料垃圾等異物，將嚴(yán)重影響綜合利用的生產(chǎn)穩(wěn)定性和安全性；混入化學(xué)物質(zhì)的磷石膏原料，會嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。磷石膏堆場變相成為垃圾場，盡管垃圾比例很小，但使用影響巨大，在磷石膏綜合利用方面已經(jīng)不是個案。原因很簡單，磷石膏不是，起碼現(xiàn)在不是排放企業(yè)的資源，排放企業(yè)重視和管理力度有限。

建議排放和堆場管理分離。即堆場建設(shè)和使用歸排放方，征收合理排放費；堆場由環(huán)保部門監(jiān)督的專業(yè)管理團(tuán)隊管理，開支由排放費支付。

5.3. 慎重使用地膜防滲透技術(shù)

堆場建設(shè)使用地膜防滲透技術(shù)，需要仔細(xì)考慮和詳細(xì)論證，慎重采用。地膜防滲透可以解決當(dāng)前一時的環(huán)境污染，但最大的問題是可能帶來未來的嚴(yán)重集中污染。原因主要有兩點：一是地膜不可能永遠(yuǎn)不壞；二是即使今后有條件對堆存磷石膏進(jìn)行二次無害化處理，不能保證不損壞地膜。地膜防滲會將磷石膏游離酸性雜質(zhì)富集在堆場下部地膜附近，一旦地膜損壞，必然造成集中污染。這不是對未來和后人負(fù)責(zé)任的做法。

5.4. 政策扶持

建議將磷石膏生產(chǎn)的建筑石膏粉列入國家減免稅收產(chǎn)品范圍。磷石膏生產(chǎn)的建筑石膏制品屬于國家減免稅收產(chǎn)品范圍，磷石膏建筑石膏粉產(chǎn)品并沒有列入其中。建筑石膏粉是石膏新型建材的基礎(chǔ)，也是綜合利用的關(guān)鍵和難點所在。建筑石膏粉的工業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)是經(jīng)濟(jì)綜合利用的基本條件；而建筑石膏制品可以相對多樣和分散。將磷石膏生產(chǎn)的建筑石膏粉列入國家減免稅收產(chǎn)品范圍有利于鼓勵源頭項目投資和工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)企業(yè)積極性。

建議按磷石膏排放質(zhì)量等級和無害化處理標(biāo)準(zhǔn)征收不同等級的排放費：優(yōu)質(zhì)低費；劣質(zhì)高費。排放費主要用于返還、扶持和獎勵綜合利用貢獻(xiàn)單位，特別是綜合利用技術(shù)進(jìn)步貢獻(xiàn)單位。