淺談磷石膏綜合利用：戰(zhàn)果輝煌，任重道遠

甕福（集團）有限責任公司正高級工程師 胡 宏

磷石膏是采用濕法工藝生產(chǎn)磷酸過程中的主要副產(chǎn)物，是最主要的工業(yè)副產(chǎn)石膏之一。放眼全球，磷石膏國際堆存量已達60億t，每年堆存增量超過2億t。中國作為全球第一大磷肥生產(chǎn)國，磷石膏堆存量超過6億t，堆存增量超過4 100 萬t/a，其分布與國內(nèi)磷礦石分布息息相關，主要集中分布在長江流域，湖北、云南、貴州、四川、安徽五省的磷石膏產(chǎn)生量占全國磷石膏總產(chǎn)生量的82.25%。

1 磷石膏綜合利用情況

磷石膏每年新增量居高不下，全球磷石膏綜合利用整體情況依舊不容樂觀。目前全球磷石膏綜合利用率平均為25%左右，仍有巨量的磷石膏堆存在渣場無法得到有效利用。而國內(nèi)自“十三五”磷肥行業(yè)供給側結構性改革以來，按照深化去產(chǎn)能、調(diào)結構、節(jié)能減排等高質量發(fā)展戰(zhàn)略，“三磷”整治與大宗固廢治理得到有效實施，一方面磷石膏產(chǎn)生量得到一定控制，另一方面磷石膏綜合利用水平得到顯著提升，“十三五”末期國內(nèi)磷石膏綜合利用量達到3 400萬t/a，綜合利用率達到45%，其主要用于制備水泥緩凝劑、生產(chǎn)石膏建材、筑路或充填、高溫分解制酸等，我國磷石膏資源化利用步入世界領先水平。

國內(nèi)磷石膏綜合利用水平顯著提升，貴州省居功至偉。貴州省自2018年實施“以渣定產(chǎn)”政策以來，一方面政府出臺了一系列鼓勵磷石膏綜合利用、大范圍推廣磷石膏建材產(chǎn)品的政策；另一方面，以貴州磷化（集團）有限責任公司為代表的當?shù)仄髽I(yè)，加大投資建設磷石膏綜合利用裝置，著力開展磷石膏建材產(chǎn)品的市場開拓與施工應用，使貴州省在2020年首次實現(xiàn)磷石膏銷大于產(chǎn)，綜合利用率高達105%。

湖北省與四川省在磷石膏資源化利用方面也取得了卓越成效。湖北省與四川省2021年的磷石膏綜合利用率分別達到46%與29%，這歸功于當?shù)亓资嗑C合利用鼓勵政策逐步落地，磷石膏綜合利用企業(yè)逐漸形成規(guī)模，未來數(shù)年內(nèi)兩省的磷石膏綜合利用水平必將再創(chuàng)新高。而云南省面臨磷石膏產(chǎn)量、堆存量過大，且綜合利用起步晚、磷石膏相關產(chǎn)品難以有效輻射重點市場等一系列困境，磷石膏綜合利用率目前僅達到20%左右。

2 磷石膏利用存在的主要技術問題及解決途徑

“十三五”以來，我國磷石膏資源化利用相關工藝及標準已日漸成熟，部分關鍵共性技術取得突破和應用，但距實現(xiàn)磷石膏完全消納還是任重道遠。目前存在的主要技術問題，一是磷石膏綜合利用仍然以水泥緩凝劑等初級利用為主，約占磷石膏利用量的30%，加上直接外售或外供的磷石膏，占比超過國內(nèi)磷石膏利用量的50%。磷石膏過分依賴初級利用途徑為其綜合利用帶來了諸多隱患，（1）“雙碳”背景下水泥產(chǎn)量必將受到嚴重影響，帶動水泥緩凝劑需求量降低；（2）初級化利用途徑效益低，難以支撐磷石膏綜合利用行業(yè)長久健康發(fā)展。二是磷石膏高效綜合利用的關鍵共性技術（如提高磷收率、提升磷石膏品位、降低磷石膏產(chǎn)量）有待攻克。尤其是品質差的磷石膏因含有較多水溶性磷、可溶性氟、有機物等雜質，嚴重影響磷石膏制品的品質，對磷石膏綜合利用帶來不利影響。

為改變磷石膏利用過分依賴初級化途徑的現(xiàn)狀，同時保障消納量，需持續(xù)推進磷石膏建材在建筑領域的應用。近幾年國內(nèi)房屋施工面積雖有所減少，但體量仍然龐大，對石膏建材的需求量依然十分旺盛。但大多數(shù)企業(yè)采用傳統(tǒng)煅燒工藝生產(chǎn)建筑石膏粉，由于生產(chǎn)工藝帶來的晶體缺陷，導致其物理、力學性能差，耐水性差，質量波動較大，應用成本高，使用范圍受到極大制約。為尋求技術突破，以磷石膏為原料，使用蒸壓或水熱工藝制備力學性能、耐水性能更好（2 h抗折強度5 MPa以上，軟化系數(shù)超過0.4）的α型高強石膏，可廣泛應用于自流平砂漿、預鑄式玻璃纖維增強石膏板（GRG）等高端建材領域，品質更高的α型高強石膏還可應用于陶瓷模具、精密鑄造以及醫(yī)療等領域，對實現(xiàn)磷石膏綜合利用高附加值化、高利潤化有重要意義。

為改善磷石膏品質，同時降低磷石膏產(chǎn)生量，各大磷化工企業(yè)一方面需要從源端發(fā)力，重視中低品位磷礦的開發(fā)與應用，并采用選礦過后的磷精礦生產(chǎn)磷酸；另一方面從中端發(fā)力，應用半水-二水、二水-半水濕法磷酸工藝，在磷酸生產(chǎn)中盡量提高磷回收率，從而提高磷石膏品質，減少磷石膏排放量。

我國正處在“十四五”規(guī)劃承上啟下的關鍵時期，目前國家能源結構基于“雙碳”背景進行調(diào)整，以磷酸鐵/磷酸鐵鋰為代表的新能源行業(yè)發(fā)展迅速，預計2025 年產(chǎn)量將達到250 萬t，對應的磷酸需求量達到200 萬t，磷石膏產(chǎn)生量超過1 000萬t，國內(nèi)磷石膏產(chǎn)生量會出現(xiàn)回升。磷石膏綜合利用不能滿足現(xiàn)狀，需要盡早對關鍵共性技術尋求突破，使磷石膏綜合利用事業(yè)更上一層樓，譜寫磷化工行業(yè)綠色發(fā)展的新篇章。