浅谈磷石膏综合利用：战果辉煌，任重道远

瓮福（集团）有限责任公司正高级工程师 胡 宏

磷石膏是采用湿法工艺生产磷酸过程中的主要副产物，是最主要的工业副产石膏之一。放眼全球，磷石膏国际堆存量已达60亿t，每年堆存增量超过2亿t。中国作为全球第一大磷肥生产国，磷石膏堆存量超过6亿t，堆存增量超过4 100 万t/a，其分布与国内磷矿石分布息息相关，主要集中分布在长江流域，湖北、云南、贵州、四川、安徽五省的磷石膏产生量占全国磷石膏总产生量的82.25%。

1 磷石膏综合利用情况

磷石膏每年新增量居高不下，全球磷石膏综合利用整体情况依旧不容乐观。目前全球磷石膏综合利用率平均为25%左右，仍有巨量的磷石膏堆存在渣场无法得到有效利用。而国内自“十三五”磷肥行业供给侧结构性改革以来，按照深化去产能、调结构、节能减排等高质量发展战略，“三磷”整治与大宗固废治理得到有效实施，一方面磷石膏产生量得到一定控制，另一方面磷石膏综合利用水平得到显著提升，“十三五”末期国内磷石膏综合利用量达到3 400万t/a，综合利用率达到45%，其主要用于制备水泥缓凝剂、生产石膏建材、筑路或充填、高温分解制酸等，我国磷石膏资源化利用步入世界领先水平。

国内磷石膏综合利用水平显著提升，贵州省居功至伟。贵州省自2018年实施“以渣定产”政策以来，一方面政府出台了一系列鼓励磷石膏综合利用、大范围推广磷石膏建材产品的政策；另一方面，以贵州磷化（集团）有限责任公司为代表的当地企业，加大投资建设磷石膏综合利用装置，着力开展磷石膏建材产品的市场开拓与施工应用，使贵州省在2020年首次实现磷石膏销大于产，综合利用率高达105%。

湖北省与四川省在磷石膏资源化利用方面也取得了卓越成效。湖北省与四川省2021年的磷石膏综合利用率分别达到46%与29%，这归功于当地磷石膏综合利用鼓励政策逐步落地，磷石膏综合利用企业逐渐形成规模，未来数年内两省的磷石膏综合利用水平必将再创新高。而云南省面临磷石膏产量、堆存量过大，且综合利用起步晚、磷石膏相关产品难以有效辐射重点市场等一系列困境，磷石膏综合利用率目前仅达到20%左右。

2 磷石膏利用存在的主要技术问题及解决途径

“十三五”以来，我国磷石膏资源化利用相关工艺及标准已日渐成熟，部分关键共性技术取得突破和应用，但距实现磷石膏完全消纳还是任重道远。目前存在的主要技术问题，一是磷石膏综合利用仍然以水泥缓凝剂等初级利用为主，约占磷石膏利用量的30%，加上直接外售或外供的磷石膏，占比超过国内磷石膏利用量的50%。磷石膏过分依赖初级利用途径为其综合利用带来了诸多隐患，（1）“双碳”背景下水泥产量必将受到严重影响，带动水泥缓凝剂需求量降低；（2）初级化利用途径效益低，难以支撑磷石膏综合利用行业长久健康发展。二是磷石膏高效综合利用的关键共性技术（如提高磷收率、提升磷石膏品位、降低磷石膏产量）有待攻克。尤其是品质差的磷石膏因含有较多水溶性磷、可溶性氟、有机物等杂质，严重影响磷石膏制品的品质，对磷石膏综合利用带来不利影响。

为改变磷石膏利用过分依赖初级化途径的现状，同时保障消纳量，需持续推进磷石膏建材在建筑领域的应用。近几年国内房屋施工面积虽有所减少，但体量仍然庞大，对石膏建材的需求量依然十分旺盛。但大多数企业采用传统煅烧工艺生产建筑石膏粉，由于生产工艺带来的晶体缺陷，导致其物理、力学性能差，耐水性差，质量波动较大，应用成本高，使用范围受到极大制约。为寻求技术突破，以磷石膏为原料，使用蒸压或水热工艺制备力学性能、耐水性能更好（2 h抗折强度5 MPa以上，软化系数超过0.4）的α型高强石膏，可广泛应用于自流平砂浆、预铸式玻璃纤维增强石膏板（GRG）等高端建材领域，品质更高的α型高强石膏还可应用于陶瓷模具、精密铸造以及医疗等领域，对实现磷石膏综合利用高附加值化、高利润化有重要意义。

为改善磷石膏品质，同时降低磷石膏产生量，各大磷化工企业一方面需要从源端发力，重视中低品位磷矿的开发与应用，并采用选矿过后的磷精矿生产磷酸；另一方面从中端发力，应用半水-二水、二水-半水湿法磷酸工艺，在磷酸生产中尽量提高磷回收率，从而提高磷石膏品质，减少磷石膏排放量。

我国正处在“十四五”规划承上启下的关键时期，目前国家能源结构基于“双碳”背景进行调整，以磷酸铁/磷酸铁锂为代表的新能源行业发展迅速，预计2025 年产量将达到250 万t，对应的磷酸需求量达到200 万t，磷石膏产生量超过1 000万t，国内磷石膏产生量会出现回升。磷石膏综合利用不能满足现状，需要尽早对关键共性技术寻求突破，使磷石膏综合利用事业更上一层楼，谱写磷化工行业绿色发展的新篇章。