湖北省磷石膏综合利用面临的挑战与对策

李浩　秦尊文

摘 要：湖北省是全国磷石膏年产生量、堆存量最大的省份。2021年以来，湖北省出台了一系列政策和法规，大幅提高磷石膏综合利用率，全面推行无害化处理，试点磷石膏路用工程，加大科技攻关力度，培育创新平台。但是，湖北省磷石膏综合利用仍面临着无害化处理易造成二次污染、现有产品市场容量有限、路用工程应用推广难度大、相关政策不完善等方面的挑战。下一步，湖北省可以权威机构引领磷石膏路用技术推广，大力探索石膏基胶结材料技术和应用场景，并构建公益性研究平台协调推进全域磷石膏综合利用。

关键词：磷石膏；综合利用；湖北省

中图分类号：X754                                                   文献标志码：A

湖北省磷矿资源丰富，磷矿资源保有量、年开采量、磷化工产业规模、磷肥产量均居全国第一，湖北省也是磷石膏产生大省[1]。2018年4月26日，习近平总书记在武汉主持召开深入推动长江经济带发展座谈会，强调指出“从磷矿开采到磷化工企业加工直至化工废弃物生成，整个产业链条都成为长江污染隐忧”。2019年初，生态环境部出台相关文件，首次将磷石膏库的排查整治作为长江减磷的攻坚目标。2021年9月，中央生态环境保护督察组指出湖北省推进磷石膏资源化综合利用不力，部分地市磷化工企业环境污染问题依然突出。

為了落实整改意见，并进一步推进磷石膏综合治理和利用，2021年12月湖北省委省政府出台了《关于加强磷石膏综合治理 促进磷化工产业高质量发展的意见》（以下简称《意见》），2022年6月印发了《湖北省磷石膏无害化处理技术规程（试行）》，2022年9月《湖北省磷石膏污染防治条例》开始施行。本文总结了以上政策和法规实施以来，湖北省磷石膏综合利用取得的主要进展，分析了未来进一步推进磷石膏综合利用面临的一系列挑战，并提出了相应的对策建议。

1 湖北省磷石膏综合利用进展

1.1 大幅提高综合利用率，全面推行无害化处理

湖北省涉“三磷”的企业共210家，约占长江流域7省市总数的四分之一。湖北省每年副产磷石膏约3 000万t，现有磷石膏库47个、堆存量约3亿t，每年新增堆存量约1 000万t，占全国一半以上。2019年湖北省磷石膏利用率仅为23.84%，远低于全国40%的平均水平。2020年、2021年湖北磷石膏利用率分别上升至29.30%和39.30%[2]。到2022年底，湖北省磷石膏综合利用率大幅提高，达到65.97%[3]。

根据《湖北省磷石膏污染防治条例》，2025年湖北省磷石膏无害化处理率要达到100%。目前，磷石膏无害化处理工艺主要包括水洗工艺、煅烧工艺、浮选工艺和中和工艺[4]。其中，水洗工艺在湖北省应用最为广泛。黄冈祥云集团采用“浓密+多级水洗+碱洗”工艺，在建5×100万t磷石膏无害化改性项目。宜昌兴发集团已建30万t/年、在建200万t/年磷石膏水洗装置。襄阳南漳龙蟒、泽东化工分别在建100万t/年、70万t/年磷石膏水洗装置。在煅烧工艺方面，荆门新洋丰采取“化学法剔除有害杂质+高温煅烧”的工艺，建成90万t/年磷石膏提纯生产线。在浮选工艺方面，湖北三宁化工采用反正浮选和正浮选的工艺，分别在建60万t/年、120万t/年磷石膏无害化处理装置。在中和工艺方面，襄阳国磷方晟已建成10万t/年的磷石膏无害化压块存化装置。

1.2 积极拓展应用场景，试点磷石膏路用工程

湖北省各地积极探索了磷石膏路用新工艺和新场景。宜昌市在点军区、夷陵区的道路建设中，运用磷石膏轻集料替代碎石铺设水稳层技术进行了试验段铺设。襄阳在302省道樊城竹条至太平店段改扩建工程中首次铺设完成了磷石膏水稳碎石基层试验段。荆门在东宝区石桥驿白马村公路建设、钟祥市旧口镇S340新曙线大修项目中试用磷石膏路用工程技术。此外，宜昌市相关企业已经编制了团体标准《公路路面基层用磷石膏矿渣水泥稳定材料应用技术规程》并于2021年12月发布，省级地方标准《磷石膏道路基层材料应用技术规范（试行）》已获立项。由宜昌住建局领衔编制的《道路过硫磷石膏胶凝材料稳定基层技术规程》已正式施行。宜昌还出台了《交通公路工程领域磷石膏应用行动方案》，明确在交通局审批的项目中必须使用磷石膏材料。

1.3 加大科技攻关力度，建立创新平台体系

磷石膏综合治理和利用创新平台建设方面，湖北省内已建有磷石膏资源综合利用、精细磷化学品与新材料等8个省级企校联合创新中心以及精细磷化工、磷矿采选、磷酸及磷酸盐等12家省级工程技术研究中心[5]。为了弥补缺乏引领性科技创新平台的不足，湖北省政府于2021年批准建设湖北三峡实验室并给予经费支持。湖北三峡实验室采用政府组建、企业牵头、科研院所共建的体制创新模式，汇聚化工领域42个省部级以上科研平台，将磷石膏综合利用作为其五大研究方向之一，推进该领域的基础研究、应用基础研究和产业化关键核心技术研发。

围绕磷石膏综合治理和利用，湖北省科技部门组织实施了“大掺量磷石膏道路基层材料制备”“磷石膏低能耗无害化处理的技术开发和应用”等16项省科技重点研发计划项目。2022年，设立湖北省科技重大专项“磷石膏污染防治与综合利用新技术研究及应用示范”，动员磷化工重点企业和高校院所合力开展科技创新。同时采用“项目定向委托+课题揭榜挂帅”的组织形式，定向委托三峡实验室牵头“磷石膏污染防治与综合利用科技攻关”项目，设立中低品位磷矿源头减量、磷石膏源头转化、清洁化生产、净化无害化处置和磷石膏资源综合利用研究等5个方面的子课题，面向社会公开发榜。

2 湖北省磷石膏综合利用面临的挑战

2.1 无害化处理成本高且存在造成二次污染风险

首先，无害化处理成本会给企业带来新的经营压力。以水洗工艺为例，每吨鲜磷石膏水洗的费用为30～40元。磷化工企业采取该技术，会增加磷化工产成品的成本，推升产品价格，增加消费者负担，降低企业市场竞争力。其次，无害化处理会带来新的污染和能耗问题[6]。磷石膏水洗后排放的污水不能实现完全循环利用，存在外排造成二次污染的潜在风险；磷石膏浮选不能去除可溶磷和氟[7]；磷石膏煅烧则会带来新的能耗和碳排放，与国家节能减排的政策要求存在一定冲突。最后，现有无害化处理技术不适用于已经堆存的磷石膏。磷石膏库的选址通常位于山区，属于生态保护区或生态脆弱区。在山区新建磷石膏无害化处理设施成本更高，污染风险更大。

2.2 现有磷石膏产品市场容量有限且逐步萎缩

目前，我国磷石膏资源化应用最广泛的领域就是建材行业。2021年全国范围内，水泥缓凝剂、建筑石膏粉、石膏板材、石膏砖等用途占磷石膏总利用量50%以上[8]。但由于磷石膏产品附加值较低且运输成本高，导致销售半径有限，市场主要集中于磷石膏产地及周边地区，市场扩大难度较大。而且，随着我国双循环经济结构的调整，房地产建设速度持续放慢，市场对石膏基建筑成品材料的需求也在不断萎缩。湖北省部分地区生产的β型建筑石膏粉和水泥缓凝剂就远远超过了其市场容量。与此同时，由于磷石膏综合利用技术途径有限，产品多样性不足，同质化严重，未来企业间的市场竞争势必导致其已建产能难以充分发挥，实际磷石膏综合利用量存在下滑的风险。

2.3 路用工程应用存在技术短板且推广難度大

在磷石膏路用工程应用方面，存在施工难度大、质量不稳定、路基干湿循环作用下容易产生膨胀开裂等问题[9]。在市场推广方面，湖北省以地方企业和高校为主体分散式开展磷石膏综合利用技术研发与推广，虽然实施了一些示范工程、出台了一些规范标准[10]，但由于没有系统实施技术识别、试验示范、检测监测、专家鉴定、标准制定和市场推广的规范流程，相关材料和技术难以被公路设计和施工单位采纳使用。

2.4 磷石膏综合利用政策不完善且政府部门间协调难度大

2021年以来，围绕《意见》，各市州也出台了相应的实施方案，明确要大力推进磷石膏产品在建材生产、市政建设、道路交通、建筑工程、水利工程和乡村振兴等领域的推广和应用。但目前仅有湖北省住建厅印发了《房屋建筑和市政设施工程推广应用磷石膏建材实施方案》。与此同时，磷石膏新产品的研发、示范、推广需要多部门相互配合。而部门之间对新产品、新工艺的监管在责权划分、操作流程、评价标准等方面存在模糊空间，因此协调难度较大，不利于应用推广。

3 湖北省磷石膏综合利用对策建议

3.1 以权威机构引领磷石膏路用工程应用技术创新和市场推广

单纯依靠材料技术解决磷石膏路用中存在的问题困难较大。将材料技术和工程应用技术有机结合，以工程措施辅助强化磷石膏胶结性应用于公路建设和维修的技术路线发展空间较大。可由材料研发领域的全国权威性机构牵头对多种材料工艺进行比选，进一步优化材料配方。由交通运输部下属的研发机构牵头开展磷石膏材料路用工程技术研究、改性磷石膏道路设计方案及施工工艺研发，并同步策划市场推广方案。湖北省政府相关部门可与这些机构联合成立课题组，共同开展磷石膏路用工程的调研和可行性论证，研究磷石膏路用工程的施工工艺，开展磷石膏路用试验段的调研查勘和检测监测，制订磷石膏路用的政策框架与年度实施方案，并开展技术推广应用。

3.2 大力探索石膏基新型胶结材料生态化应用关键技术

石膏基新型胶结材料就是在回归石膏胶凝材料本性，克服其气硬性天性不足的基础上，发掘其胶结土壤颗粒特性，将磷石膏制成在常温下能快速、直接胶结土壤颗粒，生成稳定土的胶结料或固化剂[11]。该技术路径可直接处理鲜磷石膏，最大程度节约企业磷石膏治理成本，并消除二次污染的潜在风险。在传统建材领域，该技术可调整无机胶凝材料应用结构，部分替代水泥胶凝材料和水泥基材料；在工程领域，可部分替代非结构用水泥基材料；在生态环保领域，可用于淤泥固化、土壤改良、生态固沙、荒山修复、生态沟渠、生态护坡等场景，实现以固废修复生态环境，完全取代水泥基材料或其他同类材料。湖北省可创新研发模式，以“技术+产业+资本”的方式组织高校、研究机构、社会力量合作，共同推进石膏基新型胶结材料的技术研发和试验线建设。

3.3 以公益性研究平台协调推进全域磷石膏综合利用

《意见》中明确指出要“积极培育打造一批国家级、省级磷石膏资源综合利用创新中心和试点平台，力争突破磷石膏无害化处理、规模化利用瓶颈”。湖北省可探索创新平台建设的新路子，即在各市州经信部门指导下，成立由第三方独立运营的专门从事磷石膏研究的公益性平台机构，并整合政府、企业、科研机构、高校的力量，推动磷石膏在政、产、学、研、金、服、用领域的综合性创新。首先，公益性研究机构可协助政府协调各部门高效联动、形成合力，加快磷石膏综合利用相关技术的研发、试验、定型、推广和产业化；其次，公益性研究机构可组织全市州相关企业编制团体、行业或地方标准，拓宽磷石膏的应用场景；再次，公益性研究机构还可联合区域内所有磷石膏综合利用企业共同开拓市场，共享市场份额。最后，公益性研究机构还可协助政府与企业沟通，链接好政策执行、反馈、落实和修订等环节，并协助经信部门与其他政府部门沟通，出台综合性引导政策。

参考文献：

[1] 张峻，解维闵，董雄波，等. 磷石膏材料化综合利用研究进展[J]. 材料导报，2023（16）：163-174.

[2] 崔荣政，白海丹，高永峰，等. 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（4）：1-4.

[3] 湖北省人民政府. 2023年湖北省政府工作报告[R]. 武汉：湖北省人民政府，2023.

[4] 严超，彭秋桂，朱淼，等. 磷石膏综合利用及除杂方法综述[J]. 磷肥与复肥，2023，38（2）：27-33.

[5] 湖北省科技厅. 科技创新解决磷石膏污染防治难题 打造长江大保护湖北样板[R]. 武汉：湖北省科技厅，2023.

[6] 余军，王磊，贺华明，等. 湖北省磷石膏综合利用与对策[J]. 资源环境与工程，2018，32（1）：150-154.

[7] 邹凯，肖军辉，鲁涛，等. 磷石膏预处理-浮选强化分离提纯新工艺[J]. 非金属矿，2022，45（6）：70-73，79.

[8] 崔荣政. 2021年我国磷石膏综合利用现状及建议[J]. 磷肥与复肥，2022，37（11）：1-3.

[9] 宗炜，张厚记，林小玉，等. 磷石膏在公路建设中的循环利用研究现状[J]. 建材世界，2022，43（1）：10-12，22.

[10] 李纯，薛鹏丽，张文静，等. 我国磷石膏处置现状及绿色发展对策[J]. 化工环保，2021，41（1）：102-106.

[11] 张立，胡修权，张晋，等. 工业固废耦合磷石膏制备胶凝材料试验[J]. 非金属矿，2022，45（2）：33-37.

Challenges and Countermeasures for Comprehensive Utilization of Phosphogypsum in Hubei Province

LI Hao，QIN Zunwen

（Changjiang Economic Belt Development Strategy Research Institute，Hubei University of Economics，Wuhan 430025，China）

Abstract：Hubei is the province with the largest annual production and storage of phosphogypsum in China. Hubei has made significant progress in improving the utilization of phosphogypsum since 2021. Through the implementation of policies and regulations，the province has effectively increased its utilization rate and ensured the harmless treatment of phosphogypsum. It has also conducted pilot projects to utilize phosphogypsum in road construction and established innovation platforms to enhance research in this field. Despite these achievements，Hubei still faces challenges in further enhancing the utilization of phosphogypsum. Harmless treatment methods may result in secondary pollution，the existing market capacity for phosphogypsum products is limited，promoting the use of phosphogypsum in road construction is difficult，and relevant policies are not yet fully developed. To address these challenges，Hubei can take several steps in the future. National authoritative institutions can lead the promotion of phosphogypsum utilization in road construction. Efforts can be made to explore gypsum-based cementation materials and their applications. Additionally，establishing a public research platform can coordinate and promote the comprehensive utilization of phosphogypsum throughout the entire region.

Key words：phosphogypsum；comprehensive utilization；progress；challenge；countermeasure

收稿日期：2023-08-19

基金項目：国家社会科学基金重大项目（19ZDA089）

作者简介：李 浩，男，正高级工程师，博士，主要研究方向为流域经济与政策。E-mail：lhfirst@163.com